反应器气液相反应器的选择

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板式塔反应器
· 特点: · a.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； · b.能在单塔中直接获得极高的液相转化率； · c.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； · d.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
喷雾塔反应器
·特点: a.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， b.具有相接触面积大和气相压降小等优点。 c.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。 应用: 适用于瞬间、界面和快速反应，也适用于生成固 体的反应。
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搅拌釜式反应器
·目前所使用的环型填料中最为优良的一种。
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·④弧鞍型(berl
:表
saddle)面全部敞口, 不液表 分内外, 体在表面两侧 ，有 均匀流动, 面利用率高, 。
流动呈弧形气体阻力小
。但两面对称重叠现象,
容易产生沟流
强度差, 易破碎。应用较
少。
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·⑤矩鞍型(intolox saddle): 矩鞍形填料结构不 对称，
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·按材质分:
· 金属填料 · 塑料填料 · 陶瓷填料 · 石墨填料
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· 2).常用的几种填料
·①拉西环(Rasching ring) : 拉西 环是工业上最早使用的一种填料， 为外径与高度相等的圆环，通常 由陶瓷或金属材料制成。
拉西环
环
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堆积时不重叠，均匀性更高。 该填料气流阻力小，处理能 力大，性能虽不如鲍尔环好 ，但构造简单，是一种性能 优良的填料。
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·⑥环矩鞍(Intalox): 兼具环 型、 鞍型填料的优点。敞开的侧 壁有利于气体和液体通过， 减少了填料层内滞液死区。 填料层内流体孔道增多，使 气液分布更加均匀，传质效 率得以提高。
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·③阶梯环: 鲍尔环基础上改造 得出的。环壁上开有窗孔，其 高度为直径的一半。由于高径 比的减少，使得气体绕填料外 壁的平均路径大为缩短，减少 了阻力。
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·喇叭口一边, 不仅增加机械强度, 而且使填料 之间为点接触, 有利于液膜的汇集与更新, 提 高了传质效率。
·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；
·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；
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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
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搅拌鼓泡釜式反应器
·特点: a.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。 b.反应器内液体流动接近全混流，同时能耗较高 。 应用: 搅拌釜式反应器适用于慢反应。
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气液相反应器的选型
·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；
· d.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。
· 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。
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气液相反应器的选择
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è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。
·应用: 气体的净化和分离 生产化工产品
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气液相反应的特殊性
金属丝网波纹填料
金属孔板波纹填料
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·波纹填料因波纹薄片的材料与形状不同分成板 波纹填料和网波纹填料。
·板波纹填料可由陶瓷、塑料、金属、玻璃钢等 材料制成。填料的空隙率大, 阻力小, 流体通 量大、效率高, 而且制造方便、价格低, 正向 通用化、大型化方向发展。
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·一般采用金属材质，机械强 度高。
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·⑦球型: 球体为空心，气体和液体从其内部经过。 由于球体结构的对称性，填料装填密度均匀，不易 产生空穴和架桥，故气液分散性能好。
·常采用塑料材质。一般用于特定场合，工程上应用 较少。
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·⑧格栅填料: 以条状单元经 体一定规则组合而成，其 结构随条状单元体的形式 和组合规则而变，具有多 种结构形式。特点是比表 面积较低，主要用于低压 降、大负荷、防堵的场合 。
缺点。 · 应用: · 板式塔反应器适用于快速及中速反应。
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膜式反应器
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· 膜反应器 · 特点:
·a.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。
·· bc..由降于膜降反膜反应应器器还中具液体有停压留降时小间很和短无，轴向返混的优点。
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·1、塔体：
·2.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
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·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
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·壁流: ·当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集 中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这 种现象称为壁流。 · 壁流效应的后果: · 造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效
率下降。 · 解决办法: · 当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布
装置。
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环。
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气体升液式鼓泡塔
1-筒体；2-气升管；3-气体分布器
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·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。
· 特点: 在这种鼓泡塔中气流的搅动比简单鼓泡 塔激烈得多。
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填料。 · 床层限制板: · 固定在填料上端。
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·3.液体分布装置
· 使液体在塔顶的初始分布须均匀。
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填料塔的内件
·1.填料支承装置: ·主要用途是支承塔内的填料，同时又能保证气液 两相顺利通过。若设计不当，填料 塔的液泛可能首 先在填料支承装置上发生。
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· 对填料支承装置的要求: · 对于普通填料，支承装置的自由截面积应不低于全
塔面积的50%，并且要大于填料层的自由截面积； · 具有足够的机械强度、刚度； ·结构要合理, 利于气液两相均匀分布, 阻力小, 便
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填料塔结构图
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·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。
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·②鲍尔环(pall ring): 鲍尔环是 在拉西环的壁上开一层或两层长
方形窗口，窗孔的母材两层交错地弯 向环中心对接。这种结构使填料层 内气、液分布性能大为改善，尤其 是环的内表面得到充分利用。
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·与同样尺寸的拉西环相比, 鲍尔环的气液通量 可提高50%, 而压降仅为其一半, 分离效果也得 到提高。其改进为阶梯形鲍尔环, 圆筒部分的 一端制成喇叭口形状。这样填料间呈现点接触, 床层均匀且空隙率大, 与鲍尔环相比气体阻力 减少25%, 生产能力 提高10%。
·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：
·1、液相也是反应物 ·2、液相是催化剂 ·3.液相中既有反应物又有催化剂
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■ 气液相反应的工业应用
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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: 气体以气泡形态分散在液相中（鼓泡塔反应器、搅拌 鼓泡釜式反应器和板式反应器） 液体以液滴状分散在气相中（喷雾、喷射和文氏反应 器） 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）
木格栅填料 格里奇格栅填料
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·⑨波纹填料: 波纹填料是由 许多层波纹薄片组成，各片高 度 相同但长短不等，搭配组 合成 圆盘状，填料波纹与水 平方向 成45°倾角，相邻两 片反向重 叠使其波纹互相垂 直。圆盘填 料块水平放入塔 内，相邻两圆 盘的波纹薄片 方向互成90°角。
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· 填料作用 · 提供气液接触面积； ·强化气体湍动, 降低气相传质阻力； ·更新液膜表面, 降低液相传质阻力。
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填料的类型
·1 填料（packings）的类型 · 1).分类 · 按填料形状分: · 网体填料 · 实体填料 · 按填料的装填方式分: · 散装填料 · 规整填料
·若是化学反应控制则应选择持液量大的反应器；
·反应极快热效应又很大, 对传热的要求高时刻选择 膜式塔；
·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 ；
·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
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·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, 对处理后尾气要求不严格；
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鼓泡塔反应器
·特点: a.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； b.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。 c.鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故 效率较低。 应用: 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。
·拉西环结构简单, 制造容易, 但堆积时相邻环 间易形成线接触, 填料层的均匀性差, 因而存 在严重的向壁偏流和沟流现象, 致使传质效率 低。而且流动阻力大, 操作范围小。其改善方 面有θ形、十字格形的拉西环。
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·拉西环结构简单, 制造容易, 但堆积时相邻环 间易形成线接触, 填料层的均匀性差, 因而存 在严重的向壁偏流和沟流现象, 致使传质效率 低。而且流动阻力大, 操作范围小。其改善方 面有θ形、十字格形的拉西环。
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填料塔
· 填料塔的结构与特点 · 填料的类型 · 填料塔的内件
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填料塔的结构与特点
· 1. 填料塔的结构 · 填料层: 提供气液接触的场所。 · 液体分布器: 均匀分布液体，以避免发生沟流
现象。 · 液体再分布器: 避免壁流现象发生。 · 支撑板: 支撑填料层，使气体均匀分布。 · 除沫器: 防止塔顶气体出口处夹带液体。
于拆装。
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Hale Waihona Puke 第五十二页, 共六十二页。
·2.填料压紧装置
· 作用: 保持填料层为一高度固定的床层，从而保持均匀一致的空隙结构，使操 作正常、稳定，防止在高压降、瞬时负荷波动等情况下，填料层发生松动或跳 动。
· 填料压板。 · 自由放置于填料上端，靠自身重量将填料压紧。适用于陶瓷、石墨材质的散装
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填料塔反应器
·特点: a.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。 b.填料塔反应器气体压降很小，液体返混极小， 是一种比较好的气液相反应器。 应用: 适用于瞬间、界面和快速反应。
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