鼓泡塔反应器设计推选PPT文档

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。
V ➢ V ： 鼓泡塔反应器鼓G泡塔反应器的特点与结构
S： 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。
0cm 螺旋式摆动上升的椭圆球
u0：小孔气速，m/s
欲是提气高 液单相位鼓εO相泡G界塔：面的的关静传键质设态速备气率之，一含即。提率高。传质液系数体，不则必流须提动高时扩散的系数气。含率。
≤db≤1. 当D<1.
➢ 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。
形状：db<0.2cm 垂直上升的坚实圆球. ≤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：
Re0
d0u0 G G
<200
➢ 气泡群的直径的计算
鼓泡塔反应器设计
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：
VRVGVL
VG
G
VL
1G
➢ 4、VE：
E=αED
VE
4
D2HE
当D<1.2m HE≥1m D≥1.2m αE=0.75
➢ VC：
D 3 VC 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
V =
kpa
G
1 式中 C2=0.
LG G
其中：（-rA）':实测的宏观速度。
5~6<uOG<8cm/s
5~6<uOG<8cm/s
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。
uOG中等时：气体分布器加液体湍动
充气层的体积：VR=VG+VL
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
Sh2.0CReb0.4
84SC0.3L39dDbL2g/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。
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。
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。
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。
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：
➢ 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
3 H 12 D
➢ 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。
εG：动态气含率。液体连续流动时的气含率。
εOG：静态气含率。
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。
u0：小孔气速，m/s
➢ 比相界面a： 利用夹套、蛇管或列管式冷却器移走热量。
反应器直径和高度的计算
m uOG中等时：气体分布器加液体湍动
外循环换热式单：热位效反应较应大时器。有效体积气泡的表面积。m2/m3