反应器气液相反应器的选择.ppt
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1、LOGO气液相反应器的选择气液相反应器的选择气液相反应器的选择气液相反应器的选择概述 气液相反应的基本类型 在反应过程中至少有一种反应物在气相,另一些物质在液相,气相中的反应物必须传递到液相中,然后在液相中发生化学反应,这种类型的反应称气液相反应。v应用:v气体的净化和分离v生产化工产品气液相反应的特殊性气液相反应的特殊性v在气液相反应体系中,气相往往是反应物,而液相则可能有几种情况:v1、液相也是反应物v2、液相是催化剂v3、液相中既有反应物又有催化剂n 气液相反应的工业应用气液相反应器的基本类型气液相反应器的基本类型气液相反应器按气液相接触形态可分为:v气体以气泡形态分散在液相中(鼓泡塔反
2、应器、搅拌鼓泡釜式反应器和板式反应器)v液体以液滴状分散在气相中(喷雾、喷射和文氏反应器)v液体以膜状运动与气相进行接触(填料塔反应器和降膜反应器)v特点:va.气相既与液相接触进行反应同时搅动液体以增加传质速率;vb.鼓泡塔反应器结构简单、造价低、易控制、易维修、防腐问题易解决,用于高压时也无困难。vc.鼓泡塔内液体返混严重,气泡易产生聚并,故效率较低。v应用:v这类反应器适用于液体相也参与反应的中速、慢速反应和放热量大的反应。鼓泡塔反应器鼓泡塔反应器填料塔反应器填料塔反应器v特点:va.液体沿填料表面下流,在填料表面形成液膜而与气相接触进行反应,故液相主体量较少。vb.填料塔反应器气体压降
3、很小,液体返混极小,是一种比较好的气液相反应器。v应用:v适用于瞬间、界面和快速反应。板式塔反应器板式塔反应器v特点:va.板式塔反应器中的液体是连续相而气体是分散相,借助于气相通过塔板分散成小气泡而与板上液体相接触进行化学反应;vb.能在单塔中直接获得极高的液相转化率;vc.板式塔反应器的气液传质系数较大,可以在板上安置冷却或加热元件,以适应维持所需温度的要求;vd.但是板式塔反应器具有气相流动压降较大和传质表面较小等缺点。v应用:v板式塔反应器适用于快速及中速反应。膜式反应器v膜反应器v特点:va.通常借助管内的流动液膜进行气液反应,管外使用载热流体导入或导出反应热。vb.降膜反应器还具有
4、压降小和无轴向返混的优点。vc.由于降膜反应器中液体停留时间很短,vd.降膜管的安装垂直度要求较高,液体成膜和均匀分布是降膜反应器的关键,工程使用时必须注意。v应用:降膜反应器可用于瞬间、界面和快速反应,它特别适用于较大热效应的气液反应过程;不适用于慢反应;也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。喷雾塔反应器喷雾塔反应器v特点:va.液体以细小液滴的方式分散于气体中,气体为连续相,液体为分散相,vb.具有相接触面积大和气相压降小等优点。vc.具有持液量小和液侧传质系数过小,气相和液相返混较为严重的缺点。v应用:v适用于瞬间、界面和快速反应,也适用于生成固体的反应。搅拌釜式反应
5、器搅拌鼓泡釜式反应器搅拌鼓泡釜式反应器v特点:va.反应器内气体能较好地分散成细小的气泡,增大气液接触面积。vb.反应器内液体流动接近全混流,同时能耗较高。v应用:v搅拌釜式反应器适用于慢反应。气液相反应器的选型气液相反应器的选型v若是传质控制应选择气液接触面积大、持液量较小的反应器;v若是化学反应控制则应选择持液量大的反应器;v反应极快热效应又很大,对传热的要求高时刻选择膜式塔;v当液体的处理量大、反应较慢、换热要求较高时刻选用鼓泡塔;v当有悬浮固体催化剂颗粒时可选用搅拌釜式反应器,此时为气液固三相,称做於浆反应器v用于化学吸收时可选用填料塔和喷雾塔,这种场合气体浓度比较低,对处理后尾气要求
6、不严格;v当用于生产化学品时,反应若极快(瞬时反应),由传质控制,可选用填料塔和喷雾塔,它们的相界面积大、持液量低;v对快反应和中速反应可选用板式塔和鼓泡塔,这 两种反应器的持液量都比较大;鼓泡塔反应器的基本结构鼓泡塔反应器的基本结构简单鼓泡塔1-塔体;2-夹套;3-气体分布器;4-塔体;5-挡板;6-塔外换热器;7-液体捕集器;8-扩大段v1、塔体:v2、气体分布器:使气体分布均匀,强化传热、传质。是气液相鼓泡塔的关键设备之一。v型式:多孔板v 喷嘴v 多孔管等v3、换热装置:v 夹套式:热效应不大时。v 蛇管式:热效应较大时。v 外循环换热式:热效应较大时。v4、水平多孔隔板:v提高气体分
7、散度,减少液体纵向循环。气体升液式鼓泡塔1-筒体;2-气升管;3-气体分布器v塔内装有气升管,引起液体形成有规则的循环流动,可以强化反应器传质效果,并有利于固体催化剂的悬浮。v特点:在这种鼓泡塔中气流的搅动比简单鼓泡塔激烈得多。填料塔填料塔v 填料塔的结构与特点v 填料的类型v 填料塔的内件填料塔的结构与特点填料塔的结构与特点v 1.填料塔的结构v填料层:提供气液接触的场所。v液体分布器:均匀分布液体,以避免发生沟流现象。v液体再分布器:避免壁流现象发生。v支撑板:支撑填料层,使气体均匀分布。v除沫器:防止塔顶气体出口处夹带液体。v壁流:v当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得
8、塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。v壁流效应的后果:v造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。v解决办法:v当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。填料塔结构图 v气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。v填料作用v提供气液接触面积;v强化气体湍动,降低气相传质阻力;v更新液膜表面,降低液相传质阻力。填料的类型填料的类型v1 填料(packings)的类型v
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