鼓泡塔反应器设计
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 (1)1.3 鼓泡塔类型 (2)1.3.1空心式 (2)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 (4)2 鼓泡塔反应器的流体力学特性 (6)2.1气泡直径 (6)2.2含气率 (6)2.3气液比相界面积 (7)2.4鼓泡塔内的气体阻力ΔP (7)2.5返混 (8)3 鼓泡塔反应器的传质、传热特性 (9)3.1鼓泡塔的传质 (9)3.2鼓泡塔的传热 (9)4 鼓泡塔反应器的数学模型 (11)4.1 双流体模型 (11)4.2 湍流模型 (11)5 鼓泡塔反应器的工业应用实例 (13)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：热效应较大时塔体可安装夹套或其它型式换热器或设有扩大段、液滴捕集器等；塔内液体层中可放置填料；塔内可安置水平多孔隔板以提高气体分散程度和减少液体返混。
1.3 鼓泡塔类型1.3.1空心式图1.3.1 空心式鼓泡塔图1.3.2 多段式鼓泡塔空心式鼓泡塔如图1.3.1所示，塔内不含塔板和液体分布器，最适用于缓慢化学反应系统或伴有大量热效应的的反应系统。
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：热效应较大时塔体可安装夹套或其它型式换热器或设有扩大段、液滴捕集器等；塔内液体层中可放置填料；塔内可安置水平多孔隔板以提高气体分散程度和减少液体返混。
1.3 鼓泡塔类型1.3.1空心式图1.3.1 空心式鼓泡塔图1.3.2 多段式鼓泡塔空心式鼓泡塔如图1.3.1所示，塔内不含塔板和液体分布器，最适用于缓慢化学反应系统或伴有大量热效应的的反应系统。
关于鼓泡塔反应器的研究报告
关于鼓泡塔反应器的研究报告1、鼓泡塔反应器的概念鼓泡塔(Bubble Column Reactor)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。
以其结构简单、无机械传动部件、易密封、传热效率高、操作稳定、操作费用低等优点,被广泛应用于加氢、脱硫、烃类氧化、烃类卤化、费-托合成、废气和废水处理、煤的液化及菌种培养等工业过程。
特点：气相高度分散于液相中，具有大的液体持有量和相际接触面，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，投资和维修费用低缺点：液相有较大的返混，气相有较大的压降。
2、鼓泡塔反应器的起源与演变20世纪70年代以后，有关鼓泡塔的研究日益活跃，除标准型鼓泡塔外，又开发了各种各样的改型鼓泡塔（射流喷射型、气液下流型、双管式、多段式、填充式等）和悬浊鼓泡塔等。
图1是各种鼓泡塔的示意图，从图中可见，在鼓泡塔中，气液两相基本呈并流和逆流两种。
3、鼓泡塔反应器的结构3.1简单鼓泡塔的基本结构图2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-扩大段主要由塔体和气体分布器组成。
塔体可安装夹套或其它型式换热器或设有扩大段、液滴捕集器等；塔内液体层中可放置填料；塔内可安置水平多孔隔板以提高气体分散程度和减少液体返混。
简单鼓泡塔内液相可近似视为理想混合流型，气相可近似视为理想置换流型。
最佳空塔气速应满足两个条件：（1）保证反应过程的最佳选择性；(2）保证反应器体积最小。
影响传质的因素：当气体空塔气速低于0.05m/s时，气体分布器的结构就决定了气体的分散状况、气泡的大小，进而决定了气含率和液相传质系数的大小。
当气体空塔气速大于0.1m/s时，气体分布器的结构无关紧要。
此时的气泡是靠气流与液体间的冲击和摩擦而形成，气泡大小及其分布状况主要取决于气体空塔气速。
3.2气体升液式鼓泡塔图3 气体升液式鼓泡塔1-筒体；2-气升管；3-气体分布器塔内装有气升管，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。
鼓泡塔反应器的特点结构、传质、工艺计算
计算液膜传质过程可用以下公式：sh 来自k LA d b D LA
SCL
L DLA
L
Re b
dbuOGL
L
.072 1 0 bg3 0 .484 0 .339d Sh 2 .0 C Re S b CL 2/3 D LA
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。
VOL
C AO x A rA
其中：（-rA）':实测的宏观速度。
VG：
VL G VG 1 G
VR：
V V G V V V L R G L G 1 G
4、VE：
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
VE D2HE 4
VC：
式中 ：形状系数，球盖： =1 标准椭圆形封头： =2
鼓泡塔设计-反应器设计.doc
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 (17)3.3 影响PX氧化反应的工艺条件 (18)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。
鼓泡塔反应器的特点结构讲解
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 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。
2）。 图1 空心式鼓泡塔
1－塔体；2－夹套； 3－气体分布器
图2 具有塔内热 交换单元的鼓泡塔
www,
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3）。
图3多段式气液 鼓泡塔
www,
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4）或 液体喷射式鼓泡反应器（见图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。
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
鼓泡塔反应器设计
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 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。 水平多孔隔板：提高气体分散度，减少液体纵向循环。
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。
<200
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. 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：
添加标题
b.体积平均直径dV：
01
添加标题
c.几何平均直径dg：
02
添加标题
a.当量比表面直径dVS： 气泡群的直径的计m2/m3
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。
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 = 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
鼓泡塔设计-反应器设计.doc
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 (17)3.3 影响PX氧化反应的工艺条件 (18)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。
鼓泡塔反应器的特点结构教程教案
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
3 H 12 D
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
➢ VL: 半连续操作时：VL=VOL(τ+τ')
连续操作时：VL=VOL
VOL
CAO xA
rA
其中：（-rA）':实测的宏观速度。
➢R：
VRVGVLV G G1 VL G
➢ 鼓泡塔的气体压降ΔP：
ΔP=分布板小孔压降+鼓泡塔静压降
=
103 C2
u02G
2
HRRg
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
计算液膜传质过程可用以下公式：
sh k LA d b D LA
SCL
L L DLA
Reb
dbuOGL L
1 0.0721.61
Sh2.0CReb0.484SC0.3L39 dDbL2g/A33
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。
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 (1)1.3 鼓泡塔类型 (2)1.3.1空心式 (2)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 (4)2 鼓泡塔反应器的流体力学特性 (6)2.1气泡直径 (6)2.2含气率 (6)2.3气液比相界面积 (7)2.4鼓泡塔的气体阻力ΔP (7)2.5返混 (8)3 鼓泡塔反应器的传质、传热特性 (9)3.1鼓泡塔的传质 (9)3.2鼓泡塔的传热 (9)4 鼓泡塔反应器的数学模型 (11)4.1 双流体模型 (11)4.2 湍流模型 (11)5 鼓泡塔反应器的工业应用实例 (13)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：热效应较大时塔体可安装夹套或其它型式换热器或设有扩大段、液滴捕集器等；塔液体层中可放置填料；塔可安置水平多孔隔板以提高气体分散程度和减少液体返混。
1.3 鼓泡塔类型1.3.1空心式图1.3.1 空心式鼓泡塔图1.3.2 多段式鼓泡塔空心式鼓泡塔如图1.3.1所示，塔不含塔板和液体分布器，最适用于缓慢化学反应系统或伴有大量热效应的的反应系统。
鼓泡塔反应器的计算
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
D
D
4VG
3600uOG
m
H H=HR+HE+HC
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
➢ VL: 半连续操作时：VL=VOL(τ+τ')
连续操作时：VL=VOL
VOL
C AO xA
rA
其中：（-rA）':实测的宏观速度。
➢ VG：
VG
VLG 1G
➢ VR：
VR
VG VL
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。
3 H 12 D
计算液膜传质过程可用以下公式：
sh k LA
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
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]。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
VC：
=1 式中 ：形状系数，球盖： 标准椭圆形封头： =2
D 3 VC 12
D
反应器直径和高度的计算
D
4VG 3600u OG
m
H
H=HR+HE+HC
H 3 12 D
计算液膜传质过程可用以下公式：
sh
k LA d b DLA
S CL
L L DLA
Re b
d b uOG L
L
0.072
1 3 0.484 0.339 d b g Sh 2.0 C Re b S CL 2 / 3 D LA
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。
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
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。
VOL
C AO x A rA
其中：（-rA）':实测的宏观速度。
VG：
VL G VG 1 G
VR：
VR VG VL
VG
G
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
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 =
2 G 103 u 0 HR R g 2 2 C
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。
1.61
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。
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
VL: 半连续操作时：VL=VOL(τ+τ') 连续操作时：VL=VOL
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 d0
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