气液相反应器及其放大注意事项.ppt

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1、气液相反应器及其放大注意事项1工业生产对气液反应器的要求2气液反应器的类型3气液反应器的选型4气液反应器放大设计主要因素1工业生产对气液反应器的要求：（1）较高的生产强度（2）有利于反应选择性的提高（3）有利于降低能量消耗（4）有利于反应温度的控制（5）应能在较少流体流率下操作（1）较高的生产强度（a)气膜控制情况气相容积传质系数大的反应器：液体高度分散；气体高速湍动。可选用喷射、文氏等反应器（b）快速反应情况反应基本上是在界面近旁的反应带（液膜）中进行，要求反应器：表面积较大，具备一定的液相传质系数。可选用填料反应器和板式反应器（c）慢速反应情况反应基本上是在液相主

2、体中进行，要求反应器：液相反应容积较大。可选用鼓泡反应器，搅拌鼓泡反应器（2）有利于反应选择性的提高平行副反应：如主反应快于副反应，则采用储液量较少的反应设备连串副反应：返混较少的反应器，或半间歇（3）有利于降低能量消耗反应热的回收，压力能的回收，分散液体所需要的动力。（4）有利于反应温度的控制降膜、板式塔、鼓泡塔：易；填料塔：难（5）应能在较少流体流率下操作填充床反应器、降膜反应器和喷射反应器有限制。62气液反应器的类型气液反应器有许多类型，常见的有：按气液接触方式，反应器可分为：1、液膜型：如填料塔、湿壁塔。连续相：液体（呈膜状），气体2、气泡型：如鼓泡塔、板式塔

3、、通气搅拌釜。连续相：液体分散相：气泡3、液滴型：如喷洒塔、喷射反应器、文丘里反应器。连续相：气体分散相：液滴（1）填料反应器（packedcolumnreactor)LLGG用于气液反应时，也可以并流操作填料塔工作原理：逆流操作时，气体自塔底进入，在填料间隙中向上流动；液体自塔顶加入，通过液体分布器均匀喷洒于整个塔截面上。液体在填料表面形成液膜，液膜向下流动时传质表面被不断更新。液体分布器：液体沿乱堆填料向下流动时，沿塔壁流动的液体逐渐增多，称为壁流现象。当填料层较高时，宜隔一定距离重新设置液体再分布器，使液体重新均匀分布，改善气液接触。填料塔优点：①填料塔结构简单

4、，适用于腐蚀性液体；②气液相流量的允许变化范围较大，特别适用于低气速、高液速的场合；③填料塔中气、液相流型均接近活塞流，因此可用于要求高转化率的反应；④填料塔的单位体积相界面大而持液量小，适用于过程阻力主要在相间传递的气液反应过程。缺点：①液相停留时间短，对慢反应不合适；②为保证填料润湿，不能用于液体流量太低的场合；③填料易为固体颗粒堵塞，在气相或液相中含有悬浮杂质或会生成固体产物时不宜使用；④传热性能差，不宜用于反应热效应大的场合。（2）板式反应器(traycolumnreactor)LLGG板式塔工作原理：操作时液体在重力作用下，自上而下依次流过各层塔板，至塔底排

5、出，气体在压力差推动下，自下而上穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定高度的液层，气体以气泡形式分散于液层中。板式塔优点：①单位体积的气液相界面积、气液传质系数和持液量均较填料塔大。②板式塔的液体流率和停留时间均可在较大范围内变动，适用于气体流量高，液体流量低，以及需要反应时间较长的场合。③板式塔中每块板上都可设置换热管以提供或移除反应热。缺点：板式塔结构较复杂，气体流动阻力较大。（3）鼓泡反应器(bubblecolumnreactor)LLGG空心式多段式环流反应器：气提式：内环流，外环流液喷式：鼓泡塔工作原理：其基本形式为空塔，塔内充满液体，气体从底部经分

6、布板或喷嘴以气泡形式通过液层，气相中的反应物溶入液相并进行反应。优点：结构简单、无运动部件，对加压反应和腐蚀性物系均可使用。单位体积持液量大，相界面积小，适用于慢反应和强放热反应体系。缺点：液相返混大，在高径比较大时，气泡合并速度明显增加，相际接触面积迅速减小。鼓泡塔—强化传热与传质增加导流筒增加多孔水平挡板增加填料3气液反应器的选型不同气液反应器的特点主要反映在液相体积分率ε1（单位反应器有效体积中的液体量）的大小，以及单位液相体积的传质界面a的大小。表6.1气液反应器的主要传递性能指标Hatta数是决定气液反应器选型的主要参数。当Ha>3时，反应为快速反应或飞速反

7、应，反应在液膜内或相界面上完成，在液相主体中，组分的浓度为零。反应器的生产强度与相界面积成正比。因此，对这类反应应选用相界面积大的反应器，如填料塔、喷洒塔，当反应速率较慢，要求较长的液相停留时间时，也可选用板式塔。当Ha<0.02时，反应为慢反应，主要在液相主体中进行.反应速率和液相分率成正比，所以应选用持液量大的反应器，鼓泡塔因结构简单，容易操作和控制而常被采用。通气搅拌釜也是一种值得考虑的类型。对0.02≤Ha≤3的中速反应体系，情况比较复杂，这时过程阻力既可能主要在相际传质，也可能主要在液相反应，或者两者阻力都不能忽略。此时，需借助参数αHa2