气液反应设备资料

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气液相反应过程与反应器

cAL )S
根据亨利定律，
pAi H AcAi ‘相界面处达到平衡’ 由以上两式可以推得：
DGA
G
kGA
DLA
L
kLA
dnA dt
1
1
HA
pA
H AcAL S
1
1
1
pA HA
cAL S
kGA kLA
H AkGA kLA
• 因此可以写成：
dnA dt
KGA ( pA H AcAL )S
k
'LA
(
pA HA
cAL )S
kLA
(
pA HA
cAL )S
1 1 HA
KGA kGA kLA
1 1 1
KLA H AkGA kLA
K
GA和K
分别是以气相和液相表示的总括
LA
传质系数。与物理吸收过程相比，仅相差
一个化学增强因子。
气液反应动力学
• 在液膜内取一微元体，在定常态下，对A组份作物料衡算（服从 Fick扩散定律）：
鼓泡塔反应器适用于慢反应过程，全部反应发生在液相主体。
YA出 F,YA入
• 前述结果变换可得：
t A 1 cB出
dcB
B kLA cB0 cAi cAL
• 可以据此计算反应时间。
• 式中的各参数由经验方程计算。
• 连续流动鼓泡塔计算
F
dYA dl
rA 1
边界条件：l 0 YA YA进 l H YA YA出
• β意味着B在液膜中的扩散远远大于A 组份的扩散或B的浓度远大于A。
• 在反应面与气液界面重合的情况下，B组份在液相主体中的浓度称为在气相A分压下的临界浓度。若此时cBL>cBL临，液相中将不再有A。

气液相反应器基本类型与结构

6.1.2 气液相反应器基本类型与结构1.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：（1）气体以气泡形态分散在液相中的鼓泡塔反应器、搅拌鼓泡釜式反应器和板式反应器；（2）液体以液滴状分散在气相中的喷雾、喷射和文氏反应器等；（3）液体以膜状运动与气相进行接触的填料塔反应器和降膜反应器等。

(a) (b) (c) (d) (e) (f)(g)气液相反应器的主要类型示意图(a)填料塔反应器；（b）板式塔反应器；（c）降膜反应器；（d）喷雾塔反应器；（e）鼓泡塔反应器；（f）搅拌鼓泡釜式反应器；（g）喷射或文氏反应器2.气液相反应器的特点(1)鼓泡塔反应器（图片）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。

(2)填料塔反应器（图片）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。

（3）板式塔反应器（图片）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缺点。

应用：板式塔反应器适用于快速及中速反应。

(4)膜反应器（图片）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。

b.降膜反应器还具有压降小和无轴向返混的优点。

c.由于降膜反应器中液体停留时间很短，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。

气液传质设备概述

BVT浮阀
在ＨＴＶ船形浮阀塔板的基础上,石油大学又开发出一种对液体有导向作用、低压降的ＢＶＴ塔板,如图所示。ＢＶＴ(ＢｕｔｔｅｒｆｌｙＶａｌｖｅＴｒａｙ)浮阀将ＨTＶ浮阀等半径的半圆管形改为前端小、后端大的半锥形结构,并在大端开有舌形导向孔。舌孔和阀孔中吹出的气体对液体具有双重的向前推动力,在相当程度上减小了液面梯度,减少板面上的积液,不同程度上消除了液体滞留区,从而提高了传质效率,塔板压降也相应减小。
气体通道鼓泡元件：形成气液两相传热传质的主要构件，型式有筛板型、泡罩型、浮阀型、喷射型等等溢流堰降液管
受液盘
第二节板式塔 Plate (tray) tower
液体通道
(1)降液管作用：液体通道，让液体在其中停留一段时间，使液体所夹带的汽
泡有充分的时间得以从液体中溢出。型式：弓形、圆形、矩形；
圆形
弓形
矩形
第二节板式塔 Plate (tray) tower
(2)受液盘作用：接受由降液管下来的液体，缓冲液体流下时的冲击作用，稳
定塔板上液体的流动状态，以确保传质过程的稳定进行。型式：平形、凹形
平形
凹形
第二节板式塔 Plate (tray) tower
(3)溢流堰（出口堰）作用：维持塔板上有一定的液面高度，以确保传质过程的顺利进行，再
3.操作弹性：塔的最大处理量与最小处理量之比
4.流动阻力：主要指气相阻力
第二节板式塔 Plate (tray) tower
一、塔板类型
（一）无溢流塔板（穿流型塔板）特点：气液相有共同的通道，汽液两相
逆流，传质推动力最大，但由于这种塔板不稳定，现在在现场很少使用。
（二）有溢流塔板（溢流型塔板）特点：气液相有各自的通道，相对比较

气液两相反应器

反应器选型一般要考虑如下因素：
①气液接触形式塔式设备中气体、液体均可近似看成活塞流，采用逆流接触方式具有最大的推动力；鼓泡塔中气体呈活塞流，液体近似为全混流；搅拌釜中气、液两相均可看成全混流。
②相间传质系数kGA、kLA 液体呈滴状处于连续的气相中kGA 较高， kLA较低；气体呈上升的气泡通过连续的液相时kLA较高， kGA较低。
β =β∞
β-γ关系曲线
（5）拟一级中速反应
反应区域为液膜和液相主体，液
膜中B浓度基本不变。 cB cBL
基础方程
DLA
d 2cA dz2
kcAcB
k1cA
边界条件
z 0,
cA cAi ,
dcB 0; dz
解析解
z ,
cB
cBL,
DLA a
dcA dz
kcAcB[(1 ) a ]
如传质速率远大于反应速率，称为反应控制，宏观反应速率就等于本征反应速率。
如果传质速率与反应速率相当，则宏观反应速率要同时考虑传质和反应的影响。
了解气液反应的控制步骤，是对过程进行分析和设备选型的重要依据。
气液相反应的类型
A(g) bB(l) P (rA) kcAcB
根据反应速率相对快慢，分为以下八种类型。
2
kcBL DLA k L2A
kcAicBL L
k LA c Ai
最大反应速率最大物理吸收速率
因此，可由γ值判断反应快慢程度。
根据膜内组分A的浓度分布式就可求得宏观反应速率
(rA
)
DLA
dcA dz
z0
tanh
k LA c Ai
k LA c Ai
（8-29）

气液传质设备

板式塔主要由塔体、塔板和降液管组成，塔板上设有溢流堰、降液孔和气孔等结构，使气体和液体在塔板上有一定的接触面积和接触时间，从
而实现传质过程。
填料塔主要由塔体、填料和液体分布器组成，填料装在塔体内，液体通过液体分布器均匀地喷洒在填料上，气体通过填料间的空隙上升与液体接触，实现传质过程。
鼓泡塔
鼓泡塔是一种特殊类型的塔设备，适用于处理含有大量固体颗粒的气液传质过
定期检查
按照规定的时间间隔对设备进行检查，记录检查结果，及时
发现并处理潜在问题。
06
气液传质设备的发展趋势与展望
新技术应用与改进
新型传质元件
采用新型材料和结构设计，提高传质效率，降低能耗和设备体积。
智能化控制
引入人工智能和大数据技术，实现设备的智能控制和优化运行，提高生产效率和产品质量。
程。
鼓泡塔的主体是一个垂直的圆筒形塔，底部装有分布器，使液体均匀地向上流动。气体通过分布器进入液体中，形成气泡并上升，与液体充分接触，实现传
质过程。
鼓泡塔具有较高的处理能力和较低的能耗，特别适合处理高浓度的固体颗粒。
填料塔
填料塔是一种常用的气液传质设备，适用于各种规模的气液传质过程。
填料塔的主体是一个垂直的圆筒形塔，内部装有各种类型的填料，如拉西环、鲍尔环等。液体通过填料层自上而下流动，气体通过填料间的空隙上升与液体接触，实现传质过程。
混合器具有结构简单、操作方便、处理能力大等优点，但能耗较高，且对气液比有一定的限制。
03
气液传质设备的性能评价
传质效率
传质效率
指设备在单位时间内完成的质量传递量，是衡量设备性能的重要指标。
提高传质效率的方法
通过优化设备结构、改进操作条件、选择适宜的填料或膜材料等方式，提高传质效率。

塔设备简介及其应用

塔设备简介及其应用塔设备是一类塔形的化工设备。

具有一定形状（截面大多是圆形）、一定容积、内外装置一定附件的容器。

用以使气体与液体、气体与固体、液体与液体或液体与固体密切接触，并促进其相互作用，以完成化学工业中热量传递和质量传递过程。

塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。

经过长期发展, 形成了型式繁多的结构, 以满足各方面的需要。

为了便于研究和比较, 人们从不同的角度对塔设备进行分类。

按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔。

用以实现蒸馏和吸收两种分离操作的塔设备分别称为蒸馏塔和吸收塔。

这类塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会, 使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行, 还要能够使接触之后的气、液两相及时分开, 互不夹带。

也有按形成相际接触面的方式和按塔釜型式分类的; 但是, 最常用的分类是按塔的内件结构分为板式塔和填料塔两大类, 人们又按板式塔的塔盘结构和填料塔所用的填料, 细分为多种塔型。

一、板式塔板式塔内沿塔高装有若干层塔板( 或称塔盘) , 液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底, 并在各块板面上形成流动的液层; 气体则靠压强差推动, 由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。

气、液两相在塔内逐级接触, 两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。

板式塔结构见图1。

其液体是连续相而气体是分散相，借助于气体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。

板式塔反应器适用于快速和中速反应过程，具有逐板操作的特点。

由于采用多板，可将轴向返混降到最低，并可采用最小的液体流速进行操作，从而获得极高的液相转化率。

气液剧烈接触，气液相界面传质和传热系数大，是强化传质过程的塔型。

因此适用于传质过程控制的化学反应过程。

板间可设置传热构件，以移出和移入热量。

缺点是：反应器结构复杂，气相流动压降大，且塔板需要用耐腐蚀材料制作。

按照塔内气、液流动方式, 可将塔板分为错流塔板与逆流塔板两类。

气液传质设备概述

气液传质设备概述
气液传质设备是一种用于将气体和液体之间进行物质传递的装置。

在工业生产过程中，气液传质设备广泛应用于化工、环保、食品等领域，用于进行气体吸收、液体萃取、分离和精馏等操作。

气液传质设备通常包括吸收塔、萃取塔、循环组件和分离装置等部分。

其工作原理是利用气体和液体之间的接触与反应，通过物质的扩散、吸附和溶解，实现气体和液体中物质的传递和分离。

在气液传质设备中，液体一般是以流化床或填料形式存在，以增加表面积和接触效率；气体则通过喷嘴或分布装置的方式，与液体充分接触并进行传质操作。

气液传质设备具有高效、节能、环保等特点，对环境污染的处理有着重要的作用。

在化工生产中，石油化工、氯碱化工、化工废水处理等过程中，气液传质设备能够有效去除有害气体和重金属离子，净化废气和废水，保护环境和人体健康。

随着气液传质技术的不断发展，气液传质设备的类型和规格也在不断丰富和完善，越来越多的新型气液传质设备正在不断涌现。

未来，气液传质设备将继续发挥重要作用，为工业生产和环保事业做出更大的贡献。

鼓泡塔的工作原理

鼓泡塔的工作原理
鼓泡塔，又称鼓泡反应器，是一种常用的气液接触反应设备。

其工作原理主要是利用气体通过液体时产生的气泡来实现气液两相的充分接触和反应。

具体来说，气体从塔底向上经分布器以气泡形式通过液层，气泡在上升过程中与液体进行接触和反应。

气泡的搅拌作用可使液体充分混合，增加气液接触面积，提高传质和传热效率。

鼓泡塔中的液体分批加入，气体连续通入，属于半连续操作。

在塔内，气体和液体可以进行逆流或并流操作，具体取决于实际需求。

此外，为加强液体循环和传递反应热，鼓泡塔内可设外循环管和塔外换热器。

同时，为减少液体返混，塔内常设有挡板。

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。

在各种有机化合物的氧化反应中，如乙烯氧化生成醛、乙醛氧化生成乙酸或乙酸酐等，鼓泡塔都发挥了重要作用。

请注意，鼓泡塔的工作原理和应用领域可能因具体设备和应用场景的不同而有所差异。

在实际应用中，需要根据具体需求进行设计和优化。

化学反应过程与设备

气液相反应与化学吸收的特点：气液相反应与化学吸收，既有相同点，又有不同之处
化学反应过程与设备
一、气液相反应器种类和工业应用
（一）气液相反应的特点与应用
气液相反应工业应用：气液相反应广泛地应用于加氢、磺化、卤化、氧化等化学加工过程。
化学反应过程与设备
一、气液相反应器种类和工业应用
（二）气液相反应的基本类型与特点
气液相反应器的特点：鼓泡塔反应器：广泛应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：缺点：
化学反应过程与设备
一、气液相反应器种类和工业应用
（二）气液相反应的基本类型与特点
化学反应过程与设备
一、气液相反应器种类和工业应用
（二）气液相反应的基本类型与特点
气液相反应器的特点：填料塔反应器：广泛应用于气体吸收的设备，也可用作气液相反应器。反应方式：适用于：优点：缺点：
二、鼓泡塔反应器结构
（二）鼓泡塔反应器的结构
组成： (1)塔底部的气体分布器分布作用： (2)塔筒体部分作用： (3)塔顶部的气液分离器作用：
化学反应过程与设备
三、填料塔反ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ器结构
（一）填料塔反应器的结构
定义：填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。结构：填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。
化学反应过程与设备
三、填料塔反应器结构
（一）填料塔反应器的结构 5、塔内件（5）液体分布装置
化学反应过程与设备
三、填料塔反应器结构
（一）填料塔反应器的结构 5、塔内件（6）液体收集及再分布装置
化学反应过程与设备

化工原理实训设备

化工原理实训设备
在化工原理实训中，我们使用了以下设备进行实验：
1. 双槽反应釜：用于进行液相反应。

它由两个相邻的反应槽组成，可以同时进行两个反应。

釜内设有搅拌器，以确保反应物均匀混合。

双槽反应釜通常用于研究反应动力学和反应平衡等内容。

2. 反应塔：用于进行气固相或液固相反应。

反应塔有多个层，每一层都有填料或催化剂提供反应表面。

气体或液体从底部引入，经过填料或催化剂的作用，完成所需的化学反应。

3. 过滤器：用于将固体颗粒从溶液或悬浊液中分离出来。

过滤器通常由一个滤芯和一个收集容器组成。

溶液进入滤芯，其中的固体颗粒被滤掉，而溶液则通过滤芯流出。

4. 分离漏斗：用于将两种不相溶的液体分离。

分离漏斗的原理是利用液体的密度差异，将两种液体分层。

较重的液体沉于底部，而较轻的液体则浮于顶部，通过旋转分离漏斗，可以将两种液体从不同的出口取出。

5. 蒸馏设备：用于将液体混合物按照其沸点进行分离。

蒸馏设备主要包括一个加热器、一个冷凝器和一个收集容器。

混合物加热至其中组分的沸点时，液体蒸发生成蒸汽，通过冷凝器冷却后变为液体并收集。

6. 干燥设备：用于除去液体或固体中的水分。

常见的干燥设备
包括烘箱和旋转蒸发器。

烘箱通过提供热源将样品加热，使水分蒸发。

旋转蒸发器则通过旋转容器加热液体，使其蒸发并收集于冷凝器。

以上是化工原理实训中常用的设备，它们在实验中发挥重要作用，帮助我们研究不同的化学反应过程。

气液相反应器

鼓泡式反应器的优点及缺点
鼓泡式反应器结构简单，造价低、易控制、易修理、防腐问题容易解决。但鼓泡塔内液体的返混程度大，气泡易产生聚并，反应效率低。
二、鼓泡管反应器
鼓泡管反应器，它是由管接头依次连接的许多垂直管组成，在第一根管下端装有气液混合器，最后一根管与气体分离器相连接。这种反应器中，既有向上运动的气液混合物，又有下降的气液混合物，而下降的物流的流型变化有其独特的规律，下降管的直径较小，在其鼓泡流动时，气泡沿管截面的分布较均匀，但当气流速度较小时，反应器中某根管子会出现环状流，从而造成气流波动，引起总阻力显著增加，会使设备操作引起波动而处于不稳定状态，因此气体空塔流速不应过小，一般控制在大于0.4m/s.
气液相反应器
项目一气液相反应器的结构
一、鼓泡塔反应器
气体以鼓泡形式通过催化剂液层进行化学反应的塔式反应器，称作鼓泡式反应器，简称鼓泡塔。式反应器，称作鼓泡式反应器，简称鼓泡塔。应用最广泛的时简单鼓泡塔反应器，其基本原理结应用最广泛的时简单鼓泡塔反应器，构式内盛液体的空心圆筒，底部装有气体分布器，壳外构式内盛液体的空心圆筒，底部装有气体分布器，装有夹套或其他型式换热器或设有扩大断、液滴捕集器装有夹套或其他型式换热器或设有扩大断、等。
• 搅拌釜式气液相反应器的优点是：搅拌釜式气液相反应器的优点是： • 气体分散良好，气液相界大，强化了传质、
传热过程，并能使非均相液体均稳定。
• 主要缺点是：主要缺点是： • 搅拌器的密封较难解决，在处理腐蚀性介质
及加压操作时，应采用封闭式电动传动设备。达到相同转化率时，所需要反映体积较大
鼓泡管反应器的最大优点：鼓泡管反应器的最大优点：
是生产过程中反应温度易于控制和调节。由于反应管内流体的流动属于理想置换模型，故达到一定转化率时所需要的反应体积较小，对要求避免反混的生产体系更是十分有利。

反应器介绍

反应器（reactor）是实现反应过程的设备，用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。

常用反应器的类型有：①管式反应器。

由长径比较大的空管或填充管构成，可用于实现气相反应和液相反应。

②釜式反应器。

由长径比较小的圆筒形容器构成，常装有机械搅拌或气流搅拌装置，可用于液相单相反应过程和液液相、气液相、气液固相等多相反应过程。

用于气液相反应过程的称为鼓泡搅拌釜（见鼓泡反应器）；用于气液固相反应过程的称为搅拌釜式浆态反应器。

③有固体颗粒床层的反应器。

气体或(和)液体通过固定的或运动的固体颗粒床层以实现多相反应过程，包括固定床反应器、流化床反应器、移动床反应器、涓流床反应器等。

④塔式反应器。

用于实现气液相或液液相反应过程的塔式设备，包括填充塔、板式塔、鼓泡塔等）。

⑤喷射反应器。

利用喷射器进行混合，实现气相或液相单相反应过程和气液相、液液相等多相反应过程的设备。

⑥其他多种非典型反应器。

如回转窑、曝气池等。

分间歇式、连续式和半连续式三种。

间歇操作反应器系将原料按一定配比一次加入反应器，待反应达到一定要求后，一次卸出物料。

连续操作反应器系连续加入原料，连续排出反应产物。

当操作达到定态时，反应器内任何位置上物料的组成、温度等状态参数不随时间而变化。

半连续操作反应器也称为半间歇操作反应器，介于上述两者之间，通常是将一种反应物一次加入，然后连续加入另一种反应物。

反应达到一定要求后，停止操作并卸出物料。

间歇反应器的优点是设备简单，同一设备可用于生产多种产品，尤其适合于医药、染料等工业部门小批量、多品种的生产。

另外，间歇反应器中不存在物料的返混，对大多数反应有利。

缺点是需要装卸料、清洗等辅助工序，产品质量不易稳定。

大规模生产应尽可能采用连续反应器。

连续反应器的优点是产品质量稳定，易于操作控制。

其缺点是连续反应器中都存在程度不同的返混，这对大多数反应皆为不利因素，应通过反应器合理选型和结构设计加以抑制。

化工原理气液传质设备

化工原理气液传质设备气液传质设备在化工领域中具有重要的作用。

它们能够实现气体和液体之间的传质过程，从而满足不同化工过程中的需要。

本文将介绍气液传质设备的基本原理以及它们在化工领域的应用。

一、气液传质设备的基本原理气液传质设备是利用不同相之间的质传扩散来实现物质传递的过程。

其中，气液传质设备主要包括吸收塔、吸附塔、萃取塔和蒸馏塔等。

这些设备通过充分接触气体和液体，利用相对浓度差异和溶解度差异来实现物质传递。

在气液传质设备中，气体和液体以不同的形式相互接触。

其中，气体一般以气泡、气液分散剂或气体流动的形式存在，而液体则以滴状、薄膜、湍流或静态的形式存在。

通过增加界面积和减少传质阻力，气液传质设备能够提高传质效率。

二、气液传质设备的应用1. 吸收塔吸收塔是一种常用的气液传质设备，主要用于气体中有害成分的去除。

在吸收塔中，废气与吸收剂通过充分接触，有害成分会被吸收剂吸收，从而净化废气。

2. 吸附塔吸附塔是利用吸附剂对气体中的有害物质进行去除的设备。

吸附剂通常具有很大的比表面积，通过与气体接触，吸附剂上的孔隙能够吸附气体中的有害成分，从而实现气体的净化。

3. 萃取塔萃取塔主要用于分离液体混合物中的组分。

在萃取塔中，液体混合物与萃取剂接触，通过溶质在两相之间的传输来实现组分的分离。

4. 蒸馏塔蒸馏塔是一种常见的气液传质设备，用于将液体混合物分离成为较纯的组分。

蒸馏塔通过液体的汽化和冷凝过程，将液体混合物中的组分按照其沸点的差异进行分离。

三、气液传质设备的优化与发展随着化工行业的发展，气液传质设备也在不断优化和发展。

目前，一些新型的气液传质设备如微滴反应器、微通道装置等开始得到应用。

这些新型设备能够提高传质效率、降低能耗，并满足高效、精细化生产的需求。

此外，化工原理气液传质设备的设计和运行也越来越注重安全性和环保性。

在设计上，需要考虑到设备的稳定性、材料的选择以及操作的方便性。

在运行过程中，需要确保气体和液体的流动平稳，避免泄漏和废液的排放。

气液传质设备

10. 气液传质设备气液传质设备种类繁多，但基本上可分为两大类：逐级接触式和微分接触式。

本章以板式塔作为逐级接触式的代表，以填料塔作为微分接触式的代表，分别予以介绍。

10.1 板式塔10.1.1 概述板式塔结构如图所示，主要由塔体、塔板、裙座、接口等部分组成。

正常工作时，液体在重力作用下自上而下通过各层塔板后由塔底排出；气体在压差推动下，经均布在塔板上的开孔由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出，在每块塔板上皆储有一定的液体，气体穿过时两相接触进行传质。

为有效地实现气液两相之间的传质，板式塔应具有两方面的功能：每块板上气液两相保持密切充分的接触，为传质过程提供足够大且不断更新的相界面，减小传质阻力；使气液两相尽量保持逆流流动状态，以提供最大的传质推动力。

总之，设计意图是塔内逆流、板上错流。

下面以筛板塔为例进行讨论（板上气液两相的传质过程）筛孔塔板的构造如图所示。

主要构造包括：筛孔，供气体上升用的圆形小孔，孔径通常是3-8mm或12-25mm；溢流堰，在塔板的出口端设有溢流堰，堰的高度以h w表示，长度以l w表示；降液管，一般为弓形，也有圆形，下端必须保证液封（如下图所示），降液管下缘的缝隙h0（又称为降液管底隙高度）必须小于堰高h w。

10.1.2 筛板上的气液接触状态筛板上的气液接触状态大致分为鼓泡状态、泡沫状态、喷射状态。

气液接触呈鼓泡状态时，液相为连续相，气相为分散相，筛孔气速较低，气流穿过液层时断裂为气泡上升至液面。

两相接触面积为气泡表面，由于表面积小，湍动程度小，所以传质阻力较大。

在泡沫接触状态，液体仍为连续相，气体仍为分散相。

此时，筛孔气速较大，气泡量多，气泡表面不断相互连接发生合并与破裂。

板上液体以液膜形式存在于气泡之间。

两相接触面为面积很大的液膜，湍动程度也大，所以传质阻力小。

在喷射接触状态，液体为分散相而气体为连续相。

筛孔气速很大，以喷射状态穿过液层。

板上的液体被破碎成液滴后被抛于塔板上方空间，落下后再次被抛出。

气液相反应器

③Ha＜0.02在液相整体中进行的极慢反应，为图
中h 。
项目五气液相反应器
（4）五种反应类型分析
① 极快反应此时化学反应能力远远大于扩散能力，化学反应瞬间完成，液相中A、B不能同时存在，化学反应仅在液膜内某个反应面上发生，与界面大小有关，和液体体积无关，此时，宏观速度取决于扩散速度，称扩散控制过程。令
7-冷却水箱
项目五气液相反应器
（3）鼓泡塔反应器优点： ①气体以小的气泡形式均匀分布，连续不断地通过气液反应层，保证了充足的气液接触面，使气液充分混合反应良好。 ②结构简单，容易清理，操作稳定，投资和维修费用低。 ③鼓泡塔反应器具有极高的储液量和相际接触面积，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。 ④在塔的内、外都可以安装换热装置。 ⑤与填料塔比较，鼓泡塔能处理悬浮液体。缺点： ①为了保证气体沿截面的均匀分布，鼓泡塔的直径不宜过大，一般在2-3m以内。 ②鼓泡反应器液相轴向返混很严重，在不太大的高径比情况下可认为液相处于理想混合状态，因此较难在单一连续反应器中达到较高的液相转化率。 ③鼓泡反应器在鼓泡时所耗压降较大。
项目五气液相反应器
（1）鼓泡塔的各种类型
(a) 并流式鼓泡塔
(b) 升液式鼓泡塔
(c) 安置水平多孔隔板的鼓泡塔 (d)填料鼓泡塔 1-筛板；2-填料
项目五气液相反应器
（2）鼓泡塔的各种热交换形式
(a) 夹套换热器
(b) 塔外换热器
(c) 蛇管换热器
1，4-挡板；2-夹套；3-气体分布器；5-塔体；6-塔外换热器；
项目五气液相反应器
任务二
气液相反应器的生产原理
项目五气液相反应器
一、双膜理论

流化床反应器的类别

流化床反应器的类别流化床反应器是一种广泛应用于化工、石化等领域的反应设备。

根据反应物料的状态和反应过程的特点，流化床反应器可以分为多种不同的类别。

本文将从不同角度介绍几种常见的流化床反应器类别。

一、按反应物料状态分类根据反应物料的状态，流化床反应器可以分为气体流化床反应器、液体流化床反应器和气液流化床反应器三种类别。

1. 气体流化床反应器气体流化床反应器主要用于气相反应，反应物料以气体形式进入反应器，并在床层内与固体催化剂或吸附剂进行反应或吸附。

气体流化床反应器具有良好的传质和传热性能，反应速率高，操作灵活等优点。

2. 液体流化床反应器液体流化床反应器主要用于液相反应，反应物料以液体形式进入反应器，并与固体催化剂或吸附剂在床层内进行反应或吸附。

液体流化床反应器具有较大的反应体积和接触面积，反应速率较快，能够实现高效的传质和传热。

3. 气液流化床反应器气液流化床反应器是气体流化床反应器和液体流化床反应器的结合，反应物料既包括气体又包括液体。

气液流化床反应器广泛应用于气液相催化反应、气液相吸附等过程。

二、按反应过程特点分类根据反应过程的特点，流化床反应器可以分为均相反应器和非均相反应器两种类别。

1. 均相反应器均相反应器是指反应物料和催化剂在反应过程中处于相同的物理状态，比如气体与气体的反应、液体与液体的反应等。

均相反应器具有反应速度快、反应条件容易控制等优点，广泛应用于化学工业中。

2. 非均相反应器非均相反应器是指反应物料和催化剂在反应过程中处于不同的物理状态，比如气体与固体的反应、液体与固体的反应等。

非均相反应器具有较大的反应接触面积，可以实现高效的传质和传热，适用于一些困难的反应。

三、按反应过程控制方式分类根据反应过程的控制方式，流化床反应器可以分为等温流化床反应器和非等温流化床反应器两种类别。

1. 等温流化床反应器等温流化床反应器是指反应过程中反应床温度保持恒定不变。

等温流化床反应器通常采用外部换热器或循环流体方式控制床温，以确保反应过程的稳定性和高效性。

湖南专业气液文丘里混合器原理

湖南专业气液文丘里混合器原理
湖南专业气液文丘里混合器是一种常用于化工、生物工程和环境工程
等领域的设备，主要用于气体与液体的混合反应。

它采用了文丘里管的原理，通过滚动液柱形成了高度复杂的气液界面，并利用界面的扩散和混合
作用完成气液的反应。

首先，液柱滚动是指气体通过入口进入文丘里管后，通过压力差的作
用使液体在管内形成了一个滚动的柱状结构。

这个滚动的液柱使得气体与
液体之间通过扩散和混合反应的界面得到了充分的接触，提高了反应的速
度和效率。

其次，气液界面的形成是湖南专业气液文丘里混合器的关键步骤。

在
文丘里管中，由于气体的上升和液体的下降，导致了一个气体与液体之间
的界面产生。

同时，由于管道内部的摩擦和液体的滚动作用，使得气体与
液体之间的界面呈现出不规则的形状，增大了气体与液体之间的接触面积，有利于反应的进行。

然后，湖南专业气液文丘里混合器利用气液界面的形成实现了扩散和
混合。

由于界面的存在，气体与液体之间发生了分子之间的扩散过程。

通
过扩散，气体分子与液体分子之间发生了混合，从而实现了反应。

此外，
由于气液界面的不规则形状，还会形成微观的湍动和涡流，进一步促进了
气液混合。

总体而言，湖南专业气液文丘里混合器通过滚动液柱形成了复杂的气
液界面，利用界面的扩散和混合作用实现了气液的反应。

它具有反应速度快、效率高等优点，并广泛应用于各个领域的气液反应过程中。

气液两相反应器

判别气液相反应的类型，对于正确选择反应器形式是十分重要的。因为不同的气液相反应器具有不同的比相界面和贮液量，因而具有不同的传递性能和反应性能。
•快速反应：反应场所仅在液膜之内，选用比相界面大的反应器类型，如填料塔、喷雾器、湿壁塔等。
•慢速反应：液相主体是进行反应的主要场所，应选用持液量大的反应器，如鼓泡塔等。
⑤二级中速反应
• A与B在液膜中发生反应，但因反应速率不很快，故有部分A在液膜中不能反应完毕，因而进人液相主体，并在液相主体中继续与B组分反应。
⑥拟一级中速反应
• 与二级中速反应一样，反应同时发生于液膜与液相主体中，但因液相中B组分浓度高，使得在整个液膜中B的浓度近似不变，成为A组分的拟一级反应。
(r"A ) k LA C Ai
气液相反应的宏观数率最大物理吸收数率
④二级快速反应
• 二级快速反应在液膜内完成，其基础方程式为：
DLA
d 2CA dz 2
(rA ) kCACB
边界条件为：
z 0,
z l ,
CA
C
，
Ai
CA 0，
dCB 0(B不挥发)； Dz
CB CBL
⑤拟一级中速反应
• 当瞬间快速反应中液相组分B浓度发生变化时，A 与B的反应面在液膜中的位置发生移动。CBL增大到一定值时，反应面移至气液相界面，继续增大 CBL并不能增大气液反应的宏观速率（-rA''）。此时为界面反应，A组分的消失速率完全由气膜扩散决定
②界面反应
• A组分的消失速率由气膜扩散决定
?????????????2100aayyabhabhardxblrdxbldhhdhrdxxxlbbbb????????dhrba??dharba???ar?反应器有效体积为基准ar?相界面积为基准aaiaapppppy???btbbcccx??微分得2aaapppdpdy??2btbtbccdccdx??得填料层高度计算式??????????????21212122aaaaaappaaappaaayyaaarpppdgparpppdgardygh???????????????12121222bbbbbbccabtbxxcctabtbtaarccdcbclarccdccblardxbblh根据定义

气液传质设备

气液传质设备第十章气液传质设备气液传质设备的型式由多种，本章主要介绍塔式设备的构造与操作性能特点，以便解决塔设备合理选用与设计问题10．1 填料塔一、填料塔的结构填料塔是一种应用广泛的气液两相接触并进行传热、传质的塔设备，可用于吸收〔解吸〕、精馏和萃取等别离过程。

图10－1 填料塔的典型结构填料塔的结构如图10－1所示，塔体为圆筒形，两端有封头，并装有气、液相进、出口接管。

塔底有气体的进口及分配空间，其上为调料的支撑——支撑栅板，板上充填一定高度的填料，填料可以乱堆，亦可以整砌。

栅板可允许气、液体通过。

塔顶有液体进口和液体分布器，使入塔液体尽可能均匀地喷淋在填料层地顶部，液体沿填料外表向下流动。

由于填料层中地液体往往有向塔壁流动地倾向〔壁流效应〕，故填料层较高时，常将其分为假设干段，每两段之间设有液体再分布装置，可将向塔壁流动地液体重新导向填料层中。

填料塔在操作时，气体从塔底通入，自下而上通过填料层地空隙，与自上而下沿填料外表流下地液体呈逆流接触，进行传质，传热，两相地组成沿塔高呈连续变化，故填料塔为微分接触式设备。

填料塔地塔体可根据被处理物料地性质，用金属、陶瓷、塑料或金属外壳内衬以耐腐蚀材料制成。

为保证液体在整个塔截面上地均匀分布，塔体应具有良好地垂直高度。

填料塔不仅结构简单，而且具有阻力小和便于用耐腐蚀材料制造等优点，尤其适用于塔直径较小地情形及处理有腐蚀性的物料或要求压强较小的真空蒸馏系统，此外，对于某些液气比拟大的蒸馏或吸收操作，也宜采用填料塔。

近年来，国内外对填料的研究与开发进展迅速。

由于性能优良的新型填料不断涌现以及填料塔在节能方面的突出优势，使得目前填料塔最大直径可达20m。

在国内，具有新型塔内件的高效填料塔技术也已作为国家重点推广工程，在全国1600余座塔器中得到应用，获得了巨大的经济效益和社会效益。

填料塔的应用日趋广泛。

二、二、填料填料式填充于填料塔中的材料，它是填料塔的主要内构件，其作用是增加气、液两相的接触面积，并提高液体的湍动程度以利于传质、传热的进行。

气液传质设备

较稳定，效率较高传统填料低；新型乱堆及规整填料高较大适应范围较大较易常用金属材料大直径时较低
新型填料及规整填料塔竞争力较强。
塔型选择
塔径在0.6~0.7米以上的塔，过去一般优先选用板式塔。随着低压降高效率轻材质填料的开发，大塔也开始采用各种新型填料作为传质构件，显示了明显的优越性。塔型选择主要需考虑以下几个方面的基本性能指标：
散装填料塑料鲍尔环填料
板式塔
在圆柱形壳体内按一定间距水平设臵若干层塔板，液体靠重力作用自上而下流经各层板后从塔底排出，各层塔板上保持有一定厚度的流动液层；气体则在压强差的推动下，自塔底向上依次穿过各塔板上的液层上升至塔顶排出。气、液在塔内逐板接触进行质、热交换，故两相的组成沿塔高呈阶跃式变化。
hl = hw how
式中： —— 充气系数，反映液层充气的程度，无因次。水 =0.5；油 =0.5~0.35；碳氢化合物 =0.4~0.5。 hw 和 how —— 分别为堰高和堰上液流高度，m。 hf 总是随气速的增加而增加，但不同气速下，干板阻力和液层阻力所占的比例有所不同。气速较低时，液层阻力为主；气速高时，干板阻力所占比例增大。
浮阀塔板上的气、液流程
来自下一塔板的气体经鼓泡区的阀孔分散成小股气流，并由各阀片边缘与塔板间形成的通道以水平方向进入液层。由于阀片具有斜边，气体沿斜边流动具有向下的惯性，因此只有进入液层一定距离待惯性消失后气体才会折转上升。
气体在板面上与液体相互混合接触进行传热传质，而后逸出液面上升到上一层塔板。塔板上气液主体流向为错流流动。
双流喷射浮阀塔板
结构：阀笼与塔板固定，阀片在阀笼内上下浮动。将单一鼓泡传质，变为双流传质，一部分为鼓泡、另一部分为喷射湍动传质，使塔的分离效率和生产能力都大大提高。该塔板可作为化工过程中的气液传质、换热设备。特点：结构简单、阀片开启灵活、高效、高通量、寿命长、耐堵塞。