鼓泡塔反应器设计(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,鼓泡塔反应器,鼓泡塔反应器的特点与结构,鼓泡塔反应器的传质,鼓泡塔反应器的计算,1,鼓泡塔反应器鼓泡塔反应器的特点与结构,特点：,塔内充满液体，气体从反应器底部通入，分散成气泡沿着液体上升，既与液相接触进行反应同时搅动液体以增加传质速率。,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。,鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。,2,结构,3,塔体：,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。,型式：多孔板,喷嘴,多孔管等,3,、换热装置：,夹套式：热效应不大时。,蛇管式：热效应较大时。,外循环换热式：热效应较大时。,4,、水平多孔隔板：提高气体分散度，减少液体纵向循环。,4,鼓泡塔的传递特性,鼓泡塔的流体力学特性,塔,内液体流动状态：由空塔气速,u,OG,决定,空塔气速,u,OG,=v,0,/A,t,安静区：,u,OG,4.56cm/s,气体通过分布器几乎呈分散的有次序的鼓泡，既能达到一定的流量，又很少出现返混。,过渡区：,4.56,u,OG,8cm/s,气泡不断地分裂、合并，并产生激烈无定向运动。塔内液体扰动剧烈，返混严重，流型接近,CSTR,。,5,气泡尺寸,a.,气泡的形成：,u,OG,较低时：气体分布器,u,OG,中等时：气体分布器加液体湍动,u,OG,较高时：液体湍动使气流破碎成气泡。,b.单个气泡的形状和直径,形状：,d,b,1.0cm,垂直上升的菌帽状,条件：,200,6,气泡群的直径的计算,a.当量比表面直径dV,S,：,b.体积平均直径dV：,c.几何平均直径dg：,7,含气率：,单位体积充气层内气体所点的体积分率。,OG,：,静态气含率。液体不流动时的气含率。,G,：,动态气含率。液体连续流动时的气含率。,比相界面,a,：,单位反应器有效体积气泡的表面积。,m,2,/m,3,8,鼓泡塔的气体压降,P,：,P=,分布板小孔压降,+,鼓泡塔静压降,=,kpa,式中,C,2,=0.8,（,小孔阻力系数）,u,0,：,小孔气速，,m/s,鼓泡层密度,kg/m,3,9,鼓泡塔的传质,一般气膜传质阻力较小，可以忽略，液膜传质阻力的大小决定了传质速率的快慢。,欲提高单位相界面的传质速率，即提高传质系数，则必须提高扩散系数。,扩散系数不仅与液体物理性质有关，而且还与反应温度、气体反应物的分压或液体浓度有关。当鼓泡塔在安静区操作时，影响液相传质系数的因素主要是气泡大小、空塔气速、液体性质和扩散系数等；而在湍动区操作时，液体的扩散系数、液体性质、气泡当量比表面积以及气体表面张力等，成为影响传质系数的主要因素。,10,计算液膜传质过程可用以下公式：,11,鼓泡塔中的传热,传热方式：三种,利用溶剂、反应物或产物气化带走热量。,利用液体外循环冷却器移走热量。,利用夹套、蛇管或列管式冷却器移走热量。,12,鼓泡塔反应器的计算,反应器体积,充气层的体积：V,R,=V,G,+V,L,分离空间体积：V,E,顶盖死区体积：V,C,13,V,L,:,半连续操作时：,V,L,=V,OL,(+),连续操作时：,V,L,=V,OL,其中：（,-,r,A,）,:,实测的宏观速度。,14,V,G,：,V,R,：,15,4,、,V,E,：,当液滴移动速度小于,0.0001m/s H,E,=,E,D,当,D1.2m H,E,1m,D1.2m ,E,=0.75,16,V,C,：,式中 ：形状系数，球盖：,=1,标准椭圆形封头：,=2,17,反应器直径和高度的计算,D,m,H,H=H,R,+H,E,+H,C,18,