反应过程与设备 教学课件 作者 雷振友 主编气液相反应器.ppt

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1、模块三气液相反应器任务一气液相反应器特点及结构项目五气液相反应器1.气液相反应是非均相反应过程。在气液相反应过程中，至少有一种反应物在气相，另一些反应物在液相，气相中的反应物传递至液相，并在液相中发生化学反应；有时反应物都存在于气相，一起传递到液相催化剂中进行化学反应。2.由于气液相反应操作条件缓和，易于实现传质传热，以及高效液体催化剂的不断发展，使气液相反应器的应用日趋广泛。气液相反应既可用于生产化工产品，也可用于化学吸收过程，清除气体中的有害杂质，吸收难溶组分，回收有用物质。一、气液相反应器的特点及

2、工业应用项目五气液相反应器气液相反应工业应用工业反应工业应用举例有机物氧化链状烷烃氧化成酸；对二甲苯氧化生产对苯二甲酸；环己烷氧化生产环己酮；乙醛氧化生产乙酸；乙烯氧化生产乙醛有机物氯化苯氯化为氧化苯，十二烷烃的氯化，甲苯氯化为氯化甲苯，乙烯氯化有机物加氢烯烃加氢，脂肪酸酯加氢其他有机反应甲醇羟基化为乙酸，异丁烯被硫酸所吸收，醇被三氧化硫硫酸盐化，烯烃在有机溶剂中聚合酸性气体的吸收SO3被硫酸所吸收，NO2被稀硝酸所吸收，CO2和H2S被碱性溶液所吸收项目五气液相反应器二、气液相反应器的类型与特点项目五

3、气液相反应器1.气液相反应器的基本类型为适应不同气液反应过程的反应和传递特征，工业上完成气液反应的设备有多种不同的类型和结构。从外形上可以分为塔式和机械搅拌式反应器两类。按气液接触的方式，这些反应器可分为三大类：(1)液膜型：如填料塔、湿壁塔，在这类反应器里，液体呈膜状，气液两相均为连续相；(2)气泡型：如鼓泡塔、板式塔、机械搅拌釜，在这类反应器里，液体为连续相，气体以气泡形式分散在液体中；(3)液滴型：如喷洒塔、喷射反应器、文丘里反应器，在这类反应器里，气体为连续相，液体以液滴形式分散在气体中。气液相

4、反应器的类型鼓泡塔反应器鼓泡管反应器搅拌釜式反应器膜式反应器填料塔反应器板式塔反应器喷雾塔反应器高速湍动反应器项目五气液相反应器2.鼓泡塔反应器项目五气液相反应器基本结构：（1）塔底部的气体分布器（2）塔筒体部分（3）塔顶部的气液分离器广泛应用于液相也参与反应的中速、慢速反应和放热量大的反应。例如，各种有机化合物的氧化反应、各种石蜡和芳烃的氯化反应、各种生物化学反应、污水处理曝气氧化和氨水碳化生成固体碳酸氢铵等反应，都采用这种鼓泡反应器。(a)并流式鼓泡塔(b)升液式鼓泡塔(c)安置水平多孔隔板的鼓泡塔

5、(d)填料鼓泡塔1-筛板；2-填料（1）鼓泡塔的各种类型项目五气液相反应器（2）鼓泡塔的各种热交换形式(a)夹套换热器(b)塔外换热器(c)蛇管换热器1，4-挡板；2-夹套；3-气体分布器；5-塔体；6-塔外换热器；7-冷却水箱项目五气液相反应器（3）鼓泡塔反应器优点：①气体以小的气泡形式均匀分布，连续不断地通过气液反应层，保证了充足的气液接触面，使气液充分混合反应良好。②结构简单，容易清理，操作稳定，投资和维修费用低。③鼓泡塔反应器具有极高的储液量和相际接触面积，传质和传热效率高，适用于缓慢化学反应和

6、高度放热的情况。④在塔的内、外都可以安装换热装置。⑤与填料塔比较，鼓泡塔能处理悬浮液体。缺点：①为了保证气体沿截面的均匀分布，鼓泡塔的直径不宜过大，一般在2-3m以内。②鼓泡反应器液相轴向返混很严重，在不太大的高径比情况下可认为液相处于理想混合状态，因此较难在单一连续反应器中达到较高的液相转化率。③鼓泡反应器在鼓泡时所耗压降较大。3.鼓泡管反应器项目五气液相反应器鼓泡管反应器由管接头依次连接的许多垂直管组成，在第一根管下端装有气液混合器，最后一根管与气液分离器相连接。反应器中，既有向上运动的气液混合物，

7、又有下降的气液混合物，而下降物流的流型变化有其独特的规律，下降管的直径较小，在其鼓泡流动时，气泡沿管截面的分布较均匀，但当气流速度较小时，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，会使设备操作引起波动而处于不稳定状态，因此气体空塔流速不应过小，一般控制在大于0.4m/s。鼓泡管反应器适用于要求物料停留时间较短（一般不超过15～20min）的生产过程，若物料要求在管内停留时间长，则必须增加管子的长度，但流动阻力会相应增大。此外，这种反应器特别适用于需要高压条件的生产过程，例如高压

8、聚乙烯生产。鼓泡管反应器的最大优点是生产过程中反应温度易于控制和调节。并因管内液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十分有利。项目五气液相反应器4.搅拌釜式反应器项目五气液相反应器釜内装有搅拌器，其主要作用是分散气体，并使液体达到充分混合，由于搅拌造成的湍流，其传质系数比较高。搅拌器的形式以圆盘形涡轮桨为最好。当液层高度与釜直径之比大于1.2以上时，一般需要两层或多层桨翼，有时桨翼间还要