化工反应原理与设备 教学课件 作者 杨西萍 主编模块六.ppt

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1、模块六、气液相反应器目标要求：了解气液相反应器的种类及基本结构了解气液相反应器的基本操作及日常维护掌握鼓泡塔反应器的生产原理掌握鼓泡塔反应器的简单计算能够完成鼓泡塔反应器的仿真操作项目一、气液相反应器的结构气液相反应过程属于非均相反应过程。是指气相中的组分必须进入到液相中才能进行反应的过程。一种是所有反应组分是气相的，而催化剂是液相的；另一种情况可能是一种反应物是气相的，而另一种反应物是液相的。不管是哪种形式，气相的反应物必须进入到液相中才有可能发生反应。因此气液相反应需要进行相间传递才能进行。鼓泡塔反应器气

2、体以鼓泡形式通过催化剂液层进行化学反应填料鼓泡塔气体升液式鼓泡塔简单鼓泡塔鼓泡管反应器既有向上运动的气液混合物，又有下降的气液混合物，而下降的物流的流型变化有其独特的规律。当气流速度较小时，反应器中某根管子会出现环状流，从而造成气流波动，引起总阻力显著增加。使操作处于不稳定状态。鼓泡管反应器适用于需要高压条件的生产过程。优点主要是生产过程中反应温度易于控制和调节。由于反应管内流体的流动属于理想置换模型，故达到一定转化率时所需要的反应体积较小，对要求避免返混的生产体系更是十分有利。搅拌釜式反应器气体的分散是靠机

3、械搅拌不是靠气体本身的鼓泡。由于釜内装有搅拌器，使得反应器内的气体能较好地分散成细小的气泡，增大气液接触面积，使液体达到充分混合优点是气体分散良好，气液相界面大，强化了传质、传热过程，并能使非均相液体均匀稳定。主要缺点是搅拌器的密封较难解决，达到相同转化率时，所需要反应体积较大。膜式反应器类似于管壳式换热器，反应管垂直安装，液体在反应管内壁呈膜状流动，气体和液体以并流或逆流形式接触并进行化学反应，这样可以保证气体和液体沿着反应管的径向均匀分布。降膜式升膜式旋转气液流膜式在各类膜式反应器中，气液相均为连续相，适

4、用于处理量大、浓度低的气体以及在液膜内进行的强放热反应过程。但不适用于处理含固体物质或能析出固体物质及粘性很大的液体，因为这样的流体容易阻塞喷液口反应目的反应类型通过气液反应生产某种产品。如苯烃化生产乙苯。这类反应主要是侧重于研究传质过程如何影响化学反应速率，以求最大效率地生产所需产品气液相反应器选择气体原料或产物中除去有害的气体成分，如用碱溶液脱除煤气中的硫化氢。这类反应主要是侧重于研究化学反应如何强化传质速率，以期能够最大化从生产废气中除去对环境有污染的微量气体组分反应速率的提高传质速率的提高反应速率极快

5、反应速率极快热效应很大反应速率中速或快速处理大量液体相界面积较小装设内部换热器填料塔、喷雾塔悬浮固体催化剂高粘性物系气液相反应器选择搅拌釜式反应器鼓泡塔板式塔、鼓泡塔膜式塔项目二、鼓泡塔反应器的工作原理泡塔反应器具有容量大、液体为连续相、气体为分散相、气液两相接触面积大等特点，适用动力学控制的气液相反应过程，也可应用于扩散控制过程。又因其气体空塔速度具有较宽广的范围，而当采用较高气体空塔速度时，强化了反应过程传质和传热流体流动在鼓泡塔中，气体是通过分布器的小孔形成气泡鼓入液体层中。因此气体在床层中的空塔速度决

6、定了单位反应器床层的相界面积、含气率和返混程度等。最终影响反应系统的传质和传热过程，导致反应效果受到影响。安静区气体的空塔速度一般小于0.05m/s时，气体通过分布器几乎呈分散的有次序的鼓泡，气泡大小均匀，规则地浮升；液体由轻微湍动过渡到有明显湍动气体空塔速度大于0.08m/s此时由于气泡不断地分裂、合并，产生激烈的无定向运动，部分上升的气泡群产生水平和沟流向下运动，而使塔内液体扰动激烈，气泡已无明显界面湍动区流体流动气泡尺寸安静区单个气泡：气泡体积气泡直径发泡频率:平均直径流体流动气泡尺寸湍动区：气体离开分

7、布器后以喷射状态进入液层，在分布器上方崩解为较小的气泡、气泡的直径由于激烈的湍动而分布很广，此时分布器孔径、经过小孔的气速对气泡尺寸的影响较小，分布器对气泡的尺寸已无影响其中：一般工业鼓泡式反应器中气泡直径小于0.005m。分布器开孔率范围较宽，可达0.03-30％，故实际反应器中分布器小孔的气速有采用到80m／s者。流体流动气含率气含率：单位体积鼓泡床(充气层)内气体所占的体积分数影响因素操作条件物性参数设备结构鼓泡塔直径分布板小孔直径空塔气速气含率随空塔气速增加而增加气体的性质可以忽略，液体的性质不能忽略

8、流体流动气泡浮升速度气泡浮升速度液相静止时液相流动时滑动速度：鼓泡塔内，气泡相和液体相是同时流动，因此气泡与液体间存在一相对速度流体流动气体压降鼓泡塔中气体阻力：由分布器小孔的压降鼓泡塔的静压降两部分流体流动比相界面积比相界面积：指单位鼓泡床层体积内所具有的气泡的表面积工业鼓泡塔内uOG<0.6m/s应用条件：鼓泡塔的传质在鼓泡塔内，传质的阻力主要集中在液膜层，气膜层的阻力可以忽略不计。因此，要想提