鼓泡塔设计-反应器设计
鼓泡塔反应器的计算
计算液膜传质过程可用以下公式：
sh k LA db DLA
S CL
L L DLA
Re b
dbuOG L L
1 0.072 1.61
Sh
2.0
C
Re
b
0.484
S
0.339 CL
dbg 3 D2/3
LA
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。
➢ 气泡尺寸
a. 气泡的形成：
uOG较低时：气体分布器 uOG中等时：气体分布器加液体湍动 uOG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：db<0.2cm 垂直上升的坚实圆球. 0.2≤db≤1.0cm 螺旋式摆动上升的椭圆球 db>1.0cm 垂直上升的菌帽状
条件：
Re 0
VG
G
VL
1G
➢ 4、VE：
VE
4
D2HE
当液滴移动速度小于0.0001m/s HE=αED
当D<1.2m HE≥1m D≥1.2m αE=0.75
➢ VC：
VC
D 3 12
式中 ：形状系数，球盖： =1
标准椭圆形封头： =2
反应器直径和高度的计算
鼓泡塔反应器综述
目录
1 鼓泡塔反应器简介 (1)
1.1 鼓泡塔的概念 (1)
1.2 鼓泡塔的结构 (2)
1.3 鼓泡塔类型 (2)
1.3.1空心式 (3)
1.3.2 多段式 (3)
1.3.3 循环式 (3)
1.4 鼓泡塔反应器的操作状态 (5)
2 鼓泡塔反应器的流体力学特性 (7)
2.1气泡直径 (8)
2.2含气率 (8)
2.3气液比相界面积 (10)
2.4鼓泡塔内的气体阻力ΔP (10)
2.5返混 (10)
3 鼓泡塔反应器的传质、传热特性 (11)
3.1鼓泡塔的传质 (11)
3.2鼓泡塔的传热 (12)
4 鼓泡塔反应器的数学模型 (14)
4.1 双流体模型 (14)
4.2 湍流模型 (14)
5 鼓泡塔反应器的工业应用实例 (16)
1 鼓泡塔反应器简介
1.1 鼓泡塔的概念
鼓泡塔是在塔体下部装上分布器，将气体分散在液体中进行传质、传热的一种塔式反应器。
优点：气相高度分散于液相中，具有大的液体持有量和相界接触面，传质和传热效率高，适用于缓慢化学反应和高度放热的情况；
结构简单，操作稳定，投资和维修费用低，被广泛应用于加氢、脱硫、烃类氧化、烃类卤化等工业过程。
缺点：液相有较大的返混，气相有较大的压降。
当高径比大时，气泡合并速度增加，使相际接触面积减小。
1.2 鼓泡塔的结构
图1.2 简单鼓泡塔
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，多孔等，为鼓泡塔主要结构之一，另一主要结构为塔体。
换热装置：1、夹套式：热效应不大时。
2、蛇管式：热效应较大时。
3、外循环换热式：热效应较大时
《鼓泡塔反应器》
条件：
Re0
d0u0 G G
<200
整理课件
➢ 气泡群的直径的计算
a.当量比表面直径dVS： b.体积平均直径dV： c.几何平均直径dg：
整理课件
➢ 含气率： 单位体积充气层内气体所点的体积分率。 εOG：静态气含率。液体不流动时的气含率。 εG：动态气含率。液体连续流动时的气含率。
➢ 比相界面a：
整理课件
计算液膜传质过程可用以下公式：
sh k LA d b D LA
SCL
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
1 0.0721.61
Sh2.0CReb0.4
84SC0.3L39dDbL2g/A33
整理课件
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。
整理课件
➢ 气泡尺寸
a. 气泡的形成： uOG较低时：气体分布器 uOG中等时：气体分布器加液体湍动 uOG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：db<0.2cm 垂直上升的坚实圆球. 0.2≤db≤1.0cm 螺旋式摆动上升的椭圆球 db>1.0cm 垂直上升的菌帽状
D
D
鼓泡塔反应器的特点结构、传质、工艺计算
结构
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。
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uOG决定 ※空塔气速uOG=v0/At 安静区：uOG<4.5~6cm/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：4.5~6<uOG<8cm/s 湍动区：uOG>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。
鼓泡塔的气体压降ΔP： ΔP=分布板小孔压降+鼓泡塔静压降 =
3 2 u 10 0 G H g R R 2 C 2
kpa
式中 C2=0.8 （小孔阻力系数） u0：小孔气速，m/s 鼓泡层密度,kg/m3
鼓泡反应器
装置特点
装置特点
与填充塔、板式塔相比，鼓泡反应器的主要特点是液相体积分率高（可达90%以上），单位体积液相的相界 面积小（在200m2/m3以下）。
当反应极慢，过程由液相反应控制时，提高以单位反应器体积为基准的反应速率主要靠增加液相体积分率， 宜于采用鼓泡反应器。
当反应极快，过程由气液相际传质控制时，提高过程速率主要靠增加相界面积，则以采用填充塔或板式塔为 宜。
应用示例
应用示例
甲烷通过装有液态锡的鼓泡反应器，发生热解反应生成氢气和炭黑。
谢谢观看
鼓泡塔多为空塔，一般在塔内设有挡板，以减少液体返混；为加强液体循环和传递反应热，可设外循环管和 塔外换热器。
鼓泡塔中也可设置填料来增加气液接触面积减少返混。 气体一般由环形气体分散器、单孔喷嘴、多孔板等分散后通入。 气体鼓泡通过含有反应物或催化剂的液层以实现气液相反应过程的反应器。
主要形式
主要形式
①鼓泡塔
气体从塔底向上经分布器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，气泡的搅拌作用可使 液相充分混合。鼓泡塔结构简单，没有运动部件，适用于高压反应或腐蚀性物系。
②鼓泡搅拌釜
又称通气搅拌釜，利用机械搅拌使气体分散进入液流以实现质量传递和化学反应。常用的搅拌器为涡轮搅拌 器，气体分布器安装在搅拌器下方正中处。鼓泡搅拌釜因搅拌器的形式、数量、尺寸、安装位置和转速都可进行 选择和调节，故具有较强的适应能力。当反应为强放热时，上述两种反应器均可设置夹套或冷却管以控制反应温 度;还可在反应器内设导流筒,以促进定向流动；或使气体经喷嘴注入，以提高液相的含气率，并加强传质。
塔式反应器结构及原理
塔式反应器结构及原理
塔式反应器主要分为以下几种:
1、鼓泡塔反应器
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。
优点: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。
缺点:鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。
2、填料塔反应器
填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。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。
3、板式塔反应器
液体横向流过塔板经溢流堰溢流进入降液管，液体在降液管内释放夹带的气体，从降液管底隙流至下一层塔板。塔板下方的气体穿过塔板上气相通道，如筛孔、浮阀等，进入塔板上的液层鼓泡，气、液接触进行传质。气相离开液层而奔向上一层塔板，进行多级的接触传质。
4、喷淋塔反应器
喷淋塔反应器结构较为简单，液体以细小液滴的形式分散于气体中，气体为连续相，液体为分散相。
喷淋塔是气膜控制的反应系统，适于瞬间、界面和快速反应过程。塔内中空，特别适用于有污泥、沉淀和生成固体产物的体系。
鼓泡塔反应器设计 PPT课件
➢ 气泡尺寸
a. 气泡的形成：
uOG较低时：气体分布器 uOG中等时：气体分布器加液体湍动 uOG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：db<0.2cm 垂直上升的坚实圆球. 0.2≤db≤1.0cm 螺旋式摆动上升的椭圆球 db>1.0cm 垂直上升的菌帽状
条件：
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计算液膜传质过程可用以下公式：
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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。
➢ 4、水平多孔隔板：提高气体分散度，减少液体纵向循环。
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uOG决定
※空塔气速uOG=v0/At 安静区：uOG<4.5~6cm/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：4.5~6<uOG<8cm/s 湍动区：uOG>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。
鼓泡塔反应器设计 ppt课件
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计算液膜传质过程可用以下公式：
sh k LA db DLA
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鼓泡塔中的传热
当D<1.2m HE≥1m D≥1.2m αE=0.75
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VC：
VC
D 3 12
式中 ：形状系数，球盖： =1
标准椭圆形封头： =2
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反应器直径和高度的计算
D
D
4VG
3600uOG
m
H H=HR+HE+HC
3 H 12 D
ppt课件
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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，减少液体纵向循环。
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鼓泡塔的传递特性
鼓泡塔反应器鼓泡塔反应器的特点与结构
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。
鼓泡塔的优缺点
优点: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。
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。 储液量大，适于速度慢和热效应大的反应。液相轴向返混严重，连续操作型
反应速率明显下降。在单一反应器中，很难达到高的液相转化率，因此常用 多级彭泡塔串联或采用间歇操作方式
结构
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
图5液体喷射式 鼓泡反应器
鼓泡塔反应器的历史动态
• 自1971年来，千代田开发出了第一个脱硫 工艺，千代田公司继续改进和发展这项技 术,于1976年开发出了更为先进的工艺，这 项先进的技术将二氧化硫的吸收,氧化,中和, 结晶以及除尘等几个必不可少的工艺过程 合并到一个单独的气相-液相-固相反应器中 进行。这个反应器就叫做鼓泡式反应器 (JBR)。
鼓泡塔反应器的发展动态
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
鼓泡塔设计-反应器设计学习资料
目录
一、项目简介 (1)
二、反应器选择 (1)
2.1 工艺流程 (1)
2.2 鼓泡塔介绍 (2)
2.2.1 鼓泡塔反应器的分类 (2)
2.2.2 鼓泡塔反应器的特点与结构 (4)
2.2.3 鼓泡塔中的传质 (6)
2.2.4 鼓泡塔中的传热 (6)
三、初步设计 (6)
3.1 PX氧化宏观动力学 (6)
3.1.1宏观反应动力学 (6)
3.1.2 PX氧化反应宏观动力学 (7)
3.1.3 氧化反应机理 (8)
3.2反应段模型的建立[7] (11)
3.2.1 模型作如下假设： (11)
3.2.2模型方程 (11)
3.2.4 质量衡算 (13)
3.2.5 热量衡算 (14)
3.2.6 参数估算 (14)
3.2.7 模型的求解 (16)
3.3 影响PX氧化反应的工艺条件 (17)
四、总结 (19)
五、参考文献 (20)
对二甲苯氧化过程中的鼓泡塔设计
一、项目简介
精对苯二甲酸（PTA）是生产聚酯的主要原料，PTA生产历史可以一直追溯到上世纪二十年代，继英国帝国化学工业公司（ICI）和美国杜邦公司（Dupont）开始生产高性能聚酯纤维开始，聚酯工业的发展极大的刺激了主要原料PTA生产技术的变革。PTA合成方法曾先后采用：硝酸氯化法，Dupont公司开发的以钴为催化剂的空气氧化法，Witten公司开发的酯化氧化法（DMT），以及具有划时代意义的1958年由Mid-Century公司发的MC氧化工艺。如今，工业上主要采用Co-Mn-Br为催化剂由对二甲苯（PX）经空气氧化制得[1]。主要工艺有Amoco、三井和Dupont三大公司的专利技术。三种工艺的基本流程大致相同，均采用Amoco-MC高温氧化法[2]。
鼓泡塔反应器
G
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气泡群的直径的计算
a.当量比表面直径dVS：
b.体积平均直径dV：
c.几何平均直径dg：
含气率：
单位体积充气层内气体所点的体积分率。
εOG：静态气含率。液体不流动时的气含率。 εG：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。m2/m3
计算液膜传质过程可用以下公式：
k d sh LA b DLA
S CL
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Re b
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d b uOG L
L
0.484 0.339 d b g Sh 2.0 C Re b S CL 2 / 3 D LA
VOL
C AO x A rA
其中：（-rA）':实测的宏观速度。
VG：
Fra Baidu bibliotek
VL G VG 1 G
VR：
VR VG VL
VG
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VL 1 G
4、VE：
VE
4
D2H E
当液滴移动速度小于0.0001m/s HE=αED 当D<1.2m HE≥1m D≥1.2m αE=0.75
0.072
鼓泡塔反应器的特点结构
d0u0 G G
<200
➢ 气泡群的直径的计算
a.当量比表面直径dVS： b.体积平均直径dV： c.几何平均直径dg：
➢ 含气率： 单位体积充气层内气体所点的体积分率。 εOG：静态气含率。液体不流动时的气含率。 εG：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。m2/m3
鼓泡塔反应器的计算 反应器体积 充气层的体积：VR=VG+VL 分离空间体积：VE 顶盖死区体积：VC
Baidu Nhomakorabea
➢ VL: 半连续操作时：VL=VOL(τ+τ')
连续操作时：VL=VOL
VOL
CAO xA
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其中：（-rA）':实测的宏观速度。
➢ VG：
VG
VLG 1G
➢ VR：
VRVGVLV G G1 VL G
鼓泡塔反应器的特 点结构
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，
计算液膜传质过程可用以下公式：
鼓泡塔设计-反应器设计
目录
一、项目简介错误!未定义书签。
二、反应器选择错误!未定义书签。
工艺流程错误!未定义书签。
鼓泡塔介绍错误!未定义书签。
鼓泡塔反应器的分类错误!未定义书签。
鼓泡塔反应器的特点与结构错误!未定义书签。
鼓泡塔中的传质错误!未定义书签。
鼓泡塔中的传热错误!未定义书签。
三、初步设计错误!未定义书签。
PX氧化宏观动力学错误!未定义书签。
宏观反应动力学错误!未定义书签。
PX氧化反应宏观动力学错误!未定义书签。
氧化反应机理错误!未定义书签。
反应段模型的建立[7] 错误!未定义书签。
模型作如下假设：错误!未定义书签。
模型方程错误!未定义书签。
质量衡算错误!未定义书签。
热量衡算错误!未定义书签。
参数估算错误!未定义书签。
模型的求解错误!未定义书签。
影响PX氧化反应的工艺条件错误!未定义书签。
四、总结错误!未定义书签。
五、参考文献错误!未定义书签。
对二甲苯氧化过程中的鼓泡塔设计
一、项目简介
精对苯二甲酸（PTA）是生产聚酯的主要原料，PTA生产历史可以一直追溯到上世纪二十年代，继英国帝国化学工业公司（ICI）和美国杜邦公司（Dupont）开始生产高性能聚酯纤维开始，聚酯工业的发展极大的刺激了主要原料PTA生产技术的变革。PTA合成方法曾先后采用：硝酸氯化法，Dupont公司开发的以钴为催化剂的空气氧化法，Witten公司开发的酯化氧化法（DMT），以及具有划时代意义的1958年由Mid-Century公司发的MC氧化工艺。如今，工业上主要采用Co-Mn-Br 为催化剂由对二甲苯（PX）经空气氧化制得[1]。主要工艺有Amoco、三井和Dupont 三大公司的专利技术。三种工艺的基本流程大致相同，均采用Amoco-MC高温氧化法[2]。
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目录
一、项目简介 (1)
二、反应器选择 (1)
2.1 工艺流程 (1)
2.2 鼓泡塔介绍 (2)
2.2.1 鼓泡塔反应器的分类 (2)
2.2.2 鼓泡塔反应器的特点与结构 (4)
2.2.3 鼓泡塔中的传质 (6)
2.2.4 鼓泡塔中的传热 (6)
三、初步设计 (6)
3.1 PX氧化宏观动力学 (6)
3.1.1宏观反应动力学 (6)
3.1.2 PX氧化反应宏观动力学 (7)
3.1.3 氧化反应机理 (8)
3.2反应段模型的建立[7] (11)
3.2.1 模型作如下假设： (11)
3.2.2模型方程 (11)
3.2.4 质量衡算 (13)
3.2.5 热量衡算 (14)
3.2.6 参数估算 (14)
3.2.7 模型的求解 (16)
3.3 影响PX氧化反应的工艺条件 (17)
四、总结 (19)
五、参考文献 (20)
对二甲苯氧化过程中的鼓泡塔设计
一、项目简介
精对苯二甲酸（PTA）是生产聚酯的主要原料，PTA生产历史可以一直追溯到上世纪二十年代，继英国帝国化学工业公司（ICI）和美国杜邦公司（Dupont）开始生产高性能聚酯纤维开始，聚酯工业的发展极大的刺激了主要原料PTA生产技术的变革。PTA合成方法曾先后采用：硝酸氯化法，Dupont公司开发的以钴为催化剂的空气氧化法，Witten公司开发的酯化氧化法（DMT），以及具有划时代意义的1958年由Mid-Century公司发的MC氧化工艺。如今，工业上主要采用Co-Mn-Br为催化剂由对二甲苯（PX）经空气氧化制得[1]。主要工艺有Amoco、三井和Dupont三大公司的专利技术。三种工艺的基本流程大致相同，均采用Amoco-MC高温氧化法[2]。
对二甲苯（PX）氧化制对苯二甲酸（TA）是聚酯工业的一个重要生产过程，同时也是一个液相催化氧化过程。工业氧化反应在185 ~ 224 ℃、1 ~2 MPa 下进行，采用Co-Mn-Br 三元复合催化剂，醋酸为溶剂，空气为氧化剂，反应物PX 经过一系列自由基反应步骤顺序生成醇、醛、酸，并最终转化为固体产物TA。PX 氧化涉及多种反应物和自由基之间的相互作用、催化剂-反应物-溶剂之间的协同作用、化学吸收与反应结晶过程的耦合作用，机理十分复杂。
二、反应器选择
2.1 工艺流程
选用的对二甲苯(PX)液相空气氧化反应流程如图1.1所示。原料PX和循环回收的溶剂醋酸和催化剂以及补充的新鲜醋酸和催化剂充分混合后进入反应器。在一定温度和压力条件下，料液中的对二甲苯与空气接触发生氧化反应，生成对苯二甲酸(TA)。TA在反应液中溶解度很小，因此反应器内是气、液、固三相并存。反应生成的TA固体由溶剂醋酸夹带在浆料中从反应器底部排出。气相的主要成分为移出反应热的蒸发溶剂醋酸、水和反应尾气，经过反应器顶部的脱水塔之后水富集，塔顶冷凝液部分采出，部分回流至脱水塔顶部。[3]
PX氧化鼓泡塔反应器带脱水段，反应器构型为直筒鼓泡式，无强力搅拌，顶部设有脱水塔。压缩空气从反应器底部通人，鼓泡产生搅动促进气液传质与混
合。
图1.1. PX氧化反应单元简化流程图
2.2 鼓泡塔介绍
鼓泡塔是一种常用的气液接触反应设备，各种有机化合物的氧化反应，如乙烯氧化生成乙醛、乙醛氧化生成醋酸或醋酸酐、环己醇氧化生成己二酸、环己烷氧化生成环己醇和环己酮、及石蜡和芳烃的氯化反应、C18-20烃氧化生成皂用脂肪酸、对二甲苯氧化生成苯二甲酸、在硫酸水溶液中异丁酸水解生成异丁烯、氨水碳化生成碳酸氢铵等反应都采用鼓泡塔。在鼓泡塔中，一般不要求对液相作剧烈搅拌，蒸汽以气泡状吹过液体而造成的混合已足够。
优点:气相高度分散在液相中，因此有大的持液量和相际接触表面，使传质和传热的效率较高，它适用于缓慢化学反应和强放热情况。同时反应器结构简单、操作稳定、投资和维修费用低。
1、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。
2、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。
3、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。
缺点:液相有较大返混现象，当高径比大时，气泡合并速度增加，使相际接触面积减小。
2.2.1 鼓泡塔反应器的分类
工业所遇到的鼓泡塔反应器，按其结构可分为空心式、多段式、气体提升式和液体喷射式。
空心式鼓泡塔（见图2.1）在工业上有广泛的应用。这类反应器最适用于缓慢
化学反应系统或伴有大量热效应的反应系统。若热效应较大时，可在塔内或塔外装备热交换单元（见图2.2）。
图2.1 空心式鼓泡塔图2.2 具有塔内热交换单元的鼓泡塔1－塔体；2－夹套；
3－气体分布器
为克服鼓泡塔中的液相返混现象，当高径比较大时，常采用多段鼓泡塔，以提高反应效果（见图2.3）。
图2.3多段式气液鼓泡塔图2.4气体提升式鼓泡反应器
当高粘性物系，例如生化工程的发酵、环境工程中活性污泥的处理、有机化工中催化加氢（含固体催化剂）等情况，常用气体提升式鼓泡反应器（见图2.4）或液体喷射式鼓泡反应器（见图2.5），此种利用气体提升和液体喷射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。此类又统称为环流式鼓泡反应器。它具有径向气液流动速度均匀、轴向弥散系数较低，传
热、传质系数较大，液体循环速度可调节等优点。
图2.5液体喷射式鼓泡反应器
2.2.2 鼓泡塔反应器的特点与结构
1.鼓泡塔反应器中流体的流动特性
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= v0/A t
在正常操作情况下，鼓泡塔内充满液体，气体从反应器底部通入，分散成气泡沿着液体上升，即与液相接触进行反应同时搅动液体以增加传质速率。在鼓泡塔反应器中，气体由顶部排出而液体由底部引出。通常鼓泡塔的流动状态可划分为如下三个区域。
a、安静鼓泡区
U OG< 4.5~6 cm/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。在该区域内，当表观气速低于0.05m/s时，常处于此种安静鼓泡区域。此时，气泡呈分散状态，气泡大小均匀，进行有秩序的鼓泡，液体搅动微弱，可视为均相流动区域。
b、湍流鼓泡区
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。该区域表观气速较高，塔内气液剧烈无定向搅动，呈现极大的液相返混。此时部分小气泡凝聚成大气泡，气体以大气泡和小气泡两种形态与液体接触，大气泡上升速度较快，停留时间较短，小气泡上升速度较慢，停留时间较长。形成不均匀接触的流动状态，称为剧烈扰动的湍流鼓泡区，或称为不均匀湍流鼓泡区。
c、栓塞气泡流动区
在直径小于0.15m的鼓泡塔中，实验观察到在较高表观气速下会出现栓塞气