塔式反应器
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。
塔式反应器特点及应用
塔式反应器特点及应用
1.填料塔
优点：结构简单，耐腐蚀，轴向返混可忽略，能获得较大的液相转化率，气相流动压降小，降低了操作费用.(塔内流动模型接近活塞流)
应用：适用于快速和瞬间反应过程，特别适宜于低压和介质具腐蚀性的操作。
填料塔要求填料比表面大、空隙率高、耐蚀性强及强度和润湿等性能优良。
常用的填料有拉西环、鲍尔环、矩鞍等，材质有陶瓷、不锈钢、石墨和塑料。
2.板式塔
优点：逐板操作；轴向返混降到最低，并可采用最小的液流速率进行操作，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；板间可设置传热构件，以移出和移入热量。
应用：适用于快速和中速的传质过程控制的化学反应过程，大多用于加压操作过程。
3.喷雾塔
喷雾塔是气膜控制的反应系统，适于瞬间反应过程。
塔内中空，特别适用于有污泥、沉淀和生成固体产物的体系。
但储液量低，液相传质系数小，且雾滴在气流中的浮动和气流沟流存在，气液两相返混严重。
４.鼓泡塔
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
华北化工装备公司。
4月1日单元3任务2鼓泡塔式反应器仿真操作
4月1日单元3任务2鼓泡塔式反应器仿真操作鼓泡塔式反应器仿真操作是单元3任务2的重要内容。
在进行仿真操作之前，我们需要了解鼓泡塔式反应器的基本原理和操作流程，以便能够准确模拟和分析该反应器的性能。
本文将介绍4月1日完成的单元3任务2鼓泡塔式反应器仿真操作的详细过程及相关结果。
1. 实验目的鼓泡塔式反应器是化工领域常用的反应设备，在工业生产中具有广泛应用。
本次实验的目的是通过仿真操作，了解鼓泡塔式反应器的基本原理、工作特性以及优化方法。
2. 实验步骤（1）准备工作：首先，需确认仿真软件及相关设备已经准备就绪。
保证计算机的正常运行，并确保安装了合适的仿真软件。
（2）模型建立：在仿真软件中，建立鼓泡塔式反应器的数学模型。
根据实际情况确定模型的输入参数，包括反应物质的浓度、温度、压力等。
（3）模拟运行：根据实验要求，设置仿真软件的运行参数。
包括反应器的操作条件和目标要求。
运行仿真软件，模拟鼓泡塔式反应器的运行过程，并输出仿真结果。
（4）结果分析：对仿真结果进行分析和评估。
包括反应物质的转化率、反应速率等指标的计算和比较。
观察反应器的温度、压力和流体分布等变化情况。
（5）参数调整：根据分析结果，对反应器的相关参数进行调整。
可以改变反应物质的初始浓度、温度和流速等参数，以获得更好的反应效果。
（6）结果验证：对调整后的参数进行仿真运行，并观察结果的变化。
通过与实际操作的对比，验证仿真结果的准确性和可靠性。
3. 实验结果根据仿真操作和分析，得到了鼓泡塔式反应器的相关结果：（1）反应物质的转化率随时间的变化曲线；（2）反应物质的浓度随反应器高度的变化曲线；（3）反应器中温度和压力的变化曲线；（4）气液两相混合的程度及流体的流动情况。
4. 结果分析根据仿真结果的分析，可以得到以下结论：（1）反应物质的转化率随时间的增加而逐渐增加，并趋于稳定；（2）反应物质的浓度随着反应器高度的增加而逐渐减小，且呈现非线性变化；（3）反应器中的温度随着反应进行而升高，压力也随之增加；（4）气液两相的混合程度在鼓泡塔内较好，流体的流动呈现较好的均匀性。
塔式反应器工作原理
塔式反应器工作原理
塔式反应器主要有固定床和流动床两种。
其主要特点是设备简单，操作方便，反应产物和催化剂分离容易，原料转化率高。
但反应器高度大，传热效率低，气体和液体的混合效果不好。
对于这类反应，可采用搅拌式反应器，包括轴向搅拌桨、螺旋桨等。
一、固定床
固定床主要用于热态的化学反应和热态的传热过程，是一种连续床反应器。
它是利用热空气作为加热气体来实现化学反应，在这种反应器中温度均匀分布在整个床层上。
液体和固体通过搅拌装置分散在热空气中进行反应，在其周围形成一层气体膜以实现传质传热。
二、流动床
流动床主要用于气液相接触反应过程和气液固相接触反应过程，也可用于气固多相混合过程。
流动床具有传质效率高、传热效率高的特点。
由于其内部流道较大，液体在其中的传质效果较好。
因此常被用于反应器类型的前两种类型中。
三、流化床
流化床是一种用液体来代替气体的反应器。
它是利用液体作为反应器内的传热介质以提高化学反应速率和降低反应温度。
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反应操作单元(固定床、流化床、釜式、管式、塔式反应器)机械化自动化设计指导方案
反应操作单元（固定床、流化床、釜式、管式、塔式反应器）机械化、自动化设计指导方案目录1反应物系的相态化学反应是指分子破裂成原子，原子重新排列组合生成新分子的过程。
按反应物系的相态来分类，化学反应分为均相反应和多相反应，其中均相反应分为气相均相、液相均相、固相均相三类；多相反应分为气-固、气-液、液-液、液-固、固-固、气-液-固等六类。
2反应器类型反应器是一种实现反应过程的设备，根据不同特性，有不同的分类，工业生产中常用的五种反应器有固定床反应器、流化床反应器、釜式反应器、管式反应器、塔式反应器。
2.1固定床反应器化学工业中最为常用的气固相反应器主要是固定床反应器。
凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器,其中尤以用气态的反应物料通过由固体催化剂所构成的床层进行反应的气-固相催化反应器占最主要的地位。
如炼油工业中的催化重整，异构化，基本化学工业中的氨合成、天然气转化，石油化工中的乙烯氧化制环氧乙烷、乙苯脱氢制苯乙烯等等。
此外还有不少非催化的气-固相反应，如水煤气的生产，氮与电石反应生成石灰氮(CaCN2)以及许多矿物的焙烧等，也都采用固定床反应器。
2.2流化床反应器流态化技术是一种强化流体(气体或液体)与固体颗粒间相互作用的操作，可使操作连续，生产强化，过程简化。
具有传热效率较高、床层温度分布均匀、相间接触面积很大、固体粒子输送方便等优点。
流态化的过程与流化床的结构紧密联系，要根据生产任务正确识别流化床反应器及其附属设备。
流化床反应器是将流态化技术应用于流体（通常指气体）、固相化学反应的设备。
有气-固相流化床催化反应器和气-固相流化床非催化反应器两种。
以-定的流动速率使固体催化剂颗粒呈悬浮湍动，并在催化剂作用下进行化学反应的设备称为气-固相流化床催化反应器（常简称为流化床），它是气-固相催化反应常用的一种。
流化床反应器的结构形式很多，除单器外，还有双器流化床反应器。
(优选)聚合反应器的分类介绍
3．卧式搅拌反应器 该型式可设置多个搅拌器，每个搅拌器之间
用隔板分开，使物料在反应器内流动状况类似 于多级串联搅拌反应器，从而减少设备台数， 降低安装高度。
同时由于聚合反应器内物料粘度高、易结垢，因而要求传热速率高、结构简 单、避免易挂料的粗糙面及导致结垢的死角并易于清洗。
聚合反应器常用的传热装置型式有夹套传热、釜内传热件及釜外传热等。
1．夹套 根据工艺要求，夹套内可通入传热介 质(水、水蒸气或热载体等)。
为了提高夹套的传热系数，可通过提 高夹套传热介质的流速来实现，为此， 常在夹套内安装导流挡板。
优点:当设备较大时，搅拌轴可做成短而
细，稳定性好，且可降低安装高度。同时由 于把笨重的传动装置安装在地面基础上，从 而改善了釜体上封头的受力状态，也便于维 护与检修。
缺点:轴密封较困难，而且搅拌器下部
至轴封处常有固体物料粘积，影响产品的质 量，检修时需将釜内物料全部排净。该型式 较常用于大型搅拌设备。
1．以液体粘度和反应釜体积为依 据选型
右图为在较合理搅拌功率消耗下， 物料粘度与反应体积的关系图。图 中表示各种叶轮适用范围。
2．以流动状态、搅拌目的为依据选型 下表就列出了根据流动状态和搅拌目 的来选择搅拌器。
三、传热装置
化学反应过程伴有放热或吸热，对聚合反应而言，往往要求严格控制反应温 度，使其恒定或按一定的温度曲线进行。
其他型式的搅拌反应器
1. 偏心式搅拌反应器 偏心式搅拌反应器是搅拌器中
心偏离容器中心。由于其搅拌轴偏 离容器的中心轴线，使流体在各点 所受的压力不同，因而液层间的相 对运动加强，增加液层的湍动，明 显提高搅拌效果。但容易引起振动， 故一般多用于较小型设备。
2．底部传动搅拌反应器
塔式反应器保护措施
塔式反应器保护措施
塔式反应器是一种常见的化学反应器，用于处理高温、高压、有害物质等危险物质。
为了确保操作人员和设备的安全，需要采取一系列的保护措施。
防爆门：在反应器壳体上设置防爆门，当反应器内部出现过压时，防爆门会自动打开，以释放压力并避免发生爆炸事故。
安全阀：在反应器上设置安全阀，当反应器内部压力超过安全阀设定值时，安全阀会自动打开，以释放压力并避免发生爆炸事故。
温度控制：通过设置温度传感器和控制系统，对反应器内部温度进行实时监测和控制，避免因温度过高引发反应失控的风险。
液位控制：通过设置液位传感器和控制系统，对反应器内部液位进行实时监测和控制，避免因液位过高或过低引发反应失控的风险。
废气处理：为了避免有害气体对环境和操作人员的危害，需要对反应器排放的废气进行处理，如通过设置废气吸收装置等。
以上就是常见的塔式反应器保护措施。
除此之外，还需要定期对设备进行检查和维护，确保各项指标满足安全要求。
塔式反应器设备安全技术措施
塔式反应器设备安全技术措施塔式反应器是一种重要的化工设备，它广泛用于石油化工、化学工业、医药工业、农药工业和食品工业等领域。
由于反应器操作条件的特殊性，塔式反应器存在着一定的安全隐患。
为保障设备安全，以下是几种塔式反应器设备安全技术措施：1. 设计阶段在塔式反应器的设计阶段，应考虑安全因素。
尤其是要确保反应器能够承受操作条件下的压力和温度，同时还需要针对生产工艺选择适当的材料。
在设计中应留出足够的安全系数，以确保设备的安全性。
2. 选用合适的设备在选用塔式反应器时，应选择符合安全要求的设备。
例如，应选用符合国家标准的设备，而且设备材料和设备厚度都应符合标准要求。
在选用设备时，还应考虑到反应器的使用环境，多年使用的经验也是一个重要考虑因素。
3. 严格执行操作规程在使用塔式反应器时，必须要严格按照操作规程执行，以确保设备的正常运行。
特别是对于驾驶员、操作工和维修人员，应进行专业培训，熟悉塔式反应器的操作方法和注意事项，严格遵守操作规程。
4. 安装防护设备针对塔式反应器使用过程中可能发生的事故，应在设备上安装防护设备，例如安全阀、压力计、温度计、流量计等。
这些设备监测反应器工作状态，一旦发现异常情况，就会及时采取措施，避免设备的危险发生。
5. 定期检查维修定期检查塔式反应器设备对设备的安全保障非常关键。
这涉及到设备的定期维护和保养，检查设备连接情况、阀门和管道的泄露情况，以及设备本身的压力、温度和流量等参数是否正常。
如发现异常，应及时处理，并在安全检查表上签字记录。
6. 做好紧急预案事故预案是实现塔式反应器设备安全保障的重要措施。
在塔式反应器发生危险事故时，应启动优先级高的紧急预案，包括疏散人员、把所有泄漏和异常关闭系统等。
为确保行动的平稳和迅速，还应制定一份操作手册。
7. 增强员工安全意识员工的安全意识对于塔式反应器设备的安全保障非常关键。
公司应该加强对员工的培训和教育，提高员工的安全意识，引导员工树立安全第一的思想，做好安全意识教育和安全意识提高活动。
塔式反应器的发展趋势
塔式反应器的发展趋势塔式反应器是一种常见的化学反应装置，广泛应用于石化、化工、制药等领域。
随着科学技术的不断进步和产业的发展，塔式反应器也在不断发展和改进，呈现出以下几个趋势：1. 高效化：随着对生产效率要求的不断提高，塔式反应器的设计和操作正朝着高效化方向发展。
首先，通过优化反应器结构、改进传热与传质效果，提高反应速率和转化率。
其次，改进配套设备，如增加内部填料、加快流速，增大反应表面积，提高反应效果。
同时，优化反应工艺和操作条件，提高反应物的利用率和产品的纯度。
2. 安全性：塔式反应器的安全性一直是人们关注的重点。
近年来，围绕塔式反应器的安全性，进行了大量的研究和探索。
一方面，通过改进反应器的结构和材料，提高其抗腐蚀性和耐高温性，降低事故发生的概率。
另一方面，加强对操作人员的培训，提高他们对塔式反应器操作的理解和掌握，提高工作安全性。
3. 自动化：随着现代信息技术的发展，塔式反应器的自动化程度逐渐提高。
通过引入现代控制系统和仪器仪表，对反应过程进行在线监控和调节，实时反馈数据到控制中心，提高整个生产过程的自动化水平。
这不仅提高了生产的精确性和稳定性，还可以减少人力资源的投入，降低生产成本。
4. 节能减排：在全球环境问题日益严峻的背景下，塔式反应器的节能减排问题也备受关注。
一方面，通过优化反应器的结构和操作条件，减少能量的消耗，降低生产过程中的能源损耗。
另一方面，引入先进的废气治理设备，对反应废气进行净化处理，降低对环境的影响。
5. 绿色化：绿色化是当今塔式反应器发展的重要方向。
绿色化不仅包括节能减排，还包括从根本上改变反应过程中使用的原料和催化剂。
尽量采用绿色、环保的原料和催化剂，减少对环境的污染和破坏。
此外，开展高效催化剂的研究和开发，提高反应的选择性和效果，减少催化剂的使用量。
综上所述，塔式反应器的发展趋势是高效化、安全化、自动化、节能减排和绿色化。
通过不断的科学研究和技术创新，塔式反应器将进一步提高生产效率，减少能源消耗，降低环境污染，促进可持续发展。
第八章塔式反应器
24
2．流体力学特征
• （1）气泡大小及其径向分布 • ①对塔径不超过0.6m的气泡塔 • 计算气泡群平均气泡大小dvs的Akita准数关联式
• 式中
dvs D
= 26( gD2 L )
0.5
(
gD3 rL2
)
0.12 ( uOG ) gD
•
附着力求得。 气泡直径 dB
1.82[
d0
1
]3
(L G )
• 气泡无合并及分裂，设为球形，按原样上升
• ②中等流速区域
• 400＜Re0＜5000，气泡以连珠泡状向上均匀运动，但直
径dB增大。
• 对空气一水系统
1
1
dB
=
0.0287
d
2 0
Re0 3
• ③高气速区域4000＜Re0 ，气泡平均直径随Re0增加而下降，
1
8.1.1塔式反应器特点及应用
• 2.板式塔 • 优点：逐板操作 ；轴向返混降到最低，并可
采用最小的液流速率进行操作，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 ；板间可设置传热构件， 以移出和移入热量 。 • 缺点：反应器结构复杂，气相流动压降大，且 塔板需用耐腐蚀性材料制作 • 应用：适用于快速和中速的传质过程控制的化 学反应过程，大多用于加压操作过程 。
• (2)湍流鼓泡区 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。部分气泡凝聚成大气泡， 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，因此，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。
喷淋式气体吸收塔工作原理
喷淋式气体吸收塔工作原理喷淋式气体吸收塔，也称为喷雾吸收塔，是一种常用于烟气脱硫、脱硝等环保设备的塔式反应器。
其工作原理是利用喷嘴将液体吸收剂雾化成小液滴，与烟气接触反应，从而达到净化废气的目的。
下面将从塔体结构、液体吸收剂的喷射、气液接触等方面详细介绍喷淋式气体吸收塔的工作原理。
一、塔体结构喷淋式气体吸收塔一般分为两个区域：底部反应区和顶部松散区。
1. 底部反应区：位于塔体底部，主要是进行气液反应，包括液体吸收剂的喷淋、烟气逆流洗涤、物质传递与反应等。
为了增强反应效果，该区域通常设置了内嵌式填料层，以增加流动物料间的接触面积和传质效率。
2. 顶部松散区：位于底部反应区上方，主要是为了收集已经清洗干净的烟气和液体吸收剂，并减小烟气的流速。
其设计有利于减少烟气中携带粒子和液滴，防止设备堵塞。
二、液体吸收剂的喷射液体吸收剂是对废气中有害成分进行吸收的重要载体。
在喷淋式气体吸收塔中，液体吸收剂通常采用喷射均匀的方式与烟气接触。
在液体喷射过程中，喷头成为一种非常重要的组件。
其喷孔数量多，布局合理，能够快速将液体吸收剂雾化成小液滴，进入反应区域。
一般来讲，这些喷头可固定在塔壁上，或采用内嵌式设计。
喷嘴的数量、喷射角度、喷射高度等因素，都能影响吸收效果，并需要根据具体情况进行合理配置。
三、气液接触过程气液接触是喷淋式气体吸收塔内部的一种重要物质传递过程。
具体而言，其主要通过以下两种方式进行：1. 气液接触过程：喷淋式气体吸收塔中，气体在通过反应区时，与液滴接触、吸附反应。
在该过程中，气液接触的方式有溶剂化、物理吸附和化学反应，反应类型主要取决于液体吸收剂的类型和烟气中的气态成分。
2. 液液接触过程：除了与气体进行接触外，液滴间的互相接触也是液体吸收剂向烟气中物质传递的方式之一。
其主要通过小液滴间的“碰撞”过程，实现污染物的扩散和吸收。
在液滴间接触的同时，也会处于塔体中的填料层上发生同样的过程。
总之，喷淋式气体吸收塔主要利用喷嘴将液体吸收剂雾化成小液滴，送入反应区域并与烟气接触、吸附、反应等过程，以去除废气中的有害物质。
化工设备工作原理
化工设备工作原理
化工设备的工作原理是指在特定的操作条件下，利用物理、化学或生物过程来发生化学反应、物质转化或分离纯化等过程的原理。
下面将以一些常见的化工设备为例进行说明。
1. 塔式反应器：塔式反应器是一种用于进行化学反应的设备。
其工作原理是在垂直塔内通过将反应物和催化剂引入不同的层次，使其在塔内进行接触和反应。
反应物在塔中下降的过程中，与催化剂发生反应，产生所需的化学物质。
2. 蒸馏塔：蒸馏塔是一种用于分离和纯化物质的设备。
其工作原理是利用不同物质的沸点差异，将混合物加热蒸发后，再经过塔内的冷凝和液体回流过程，使组成物质逐渐分离并收集。
3. 高速搅拌釜：高速搅拌釜是一种用于进行物质混合的设备。
其工作原理是通过搅拌器的高速旋转，使不同组分的物质充分接触和混合，从而实现反应物的均匀混合。
4. 过滤机：过滤机是一种用于将固体和液体分离的设备。
其工作原理是通过将混合物通过过滤介质，使固体颗粒被滤除，而液体部分则通过过滤介质流出。
5. 离心机：离心机是一种用于分离液体中悬浮物的设备。
其工作原理是通过使液体产生高速旋转，利用离心力将悬浮物颗粒沉淀到容器底部，从而实现液体和固体的分离。
需要注意的是，不同的化工设备具有不同的工作原理，以上只
是一些常见设备的简要说明。
在实际应用中，还需要根据具体情况选择合适的化工设备，并了解其详细的工作原理。
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。
塔式反应器生产实习报告
一、实习背景随着我国工业的快速发展，化工行业对反应器的研究和应用日益广泛。
塔式反应器作为一种重要的化工设备，广泛应用于石油、化工、医药等领域。
为了更好地了解塔式反应器的结构、原理和应用，提高自身的实践能力，我于2023年6月参加了为期一个月的塔式反应器生产实习。
二、实习单位简介本次实习单位为我国某知名化工企业，该企业主要从事石油化工产品的研发、生产和销售，拥有先进的生产设备和技术。
在实习期间，我有幸参观了企业的生产车间，了解了企业的发展历程和主要产品。
三、实习内容1. 塔式反应器的基本原理塔式反应器是一种用于气液相或液液相反应的塔式设备，主要包括鼓泡塔、填料塔、板式塔等。
在实习过程中，我重点学习了鼓泡塔反应器的原理。
鼓泡塔反应器内盛有液体，底部装有气体分布器，气体通过分布器上小孔鼓泡进入，液体可以间歇或连续加入反应器。
气体在鼓泡塔反应器中为分散相，液体为连续相。
2. 塔式反应器的结构及操作在实习期间，我参观了鼓泡塔反应器的实际结构，包括塔体、气体分布器、塔底支撑等。
同时，我还了解了鼓泡塔反应器的操作流程，包括气体进料、液体进料、温度控制、压力控制等。
3. 塔式反应器的应用及优缺点鼓泡塔反应器在生物柴油生产、石油化工、医药等领域有广泛的应用。
其优点包括结构简单、运行可靠、易于实现大型化、适宜于加压操作等。
但同时也存在一些缺点，如热效应较大、气体空塔速度不宜过高、易产生液面及压力脉动等。
4. 塔式反应器的安全操作及注意事项在实习过程中，我学习了塔式反应器的安全操作规程和注意事项。
主要包括：确保反应器内液体和气体流量稳定、严格控制温度和压力、防止设备振动、定期检查设备运行状况等。
四、实习心得1. 理论与实践相结合通过本次实习，我深刻体会到理论知识与实践操作相结合的重要性。
在实习过程中，我不仅学习了塔式反应器的基本原理和结构，还亲身体验了其操作过程，使我对塔式反应器的理解更加深入。
2. 安全意识在实习过程中，我意识到安全操作的重要性。
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。
酶反应器的认知与操作—几种常用的酶反应器
他们采用了甲酸脱氢酶(FDH)，该酶需 NAD—，接受由甲酸脱下来的氢，生成 NADH，即NAD+得到了再生。此项设计， 利用液-液双水相技术，获得廉价的甲酸 脱氢酶和亮氨脱氢酶，将两种酶和NADH 一同在PFG-20000上进行固定化，再把这 个反应系统置于超滤膜反府器内，如图 9.2-4所示。
将酶固定化于膜状惰性支持物上，将其卷 成螺旋卷状，填充于柱中，称为螺旋卷膜式 反应器（图9.2-1）。以包埋法为主制备的凝 胶成型薄片固定化酶圆盘，叠装在旋转轴上， 把整个装置浸泡在底物液中，即成转盘型酶 膜反应器。此型反应器，结构较简单，容易 放大，但反应器中单位体积的催化剂的有效 面积较小。
空心酶管反应器（图9.2-2），是将酶固定化 于内径约1mm的细管的内壁，组装而成，底 物流经管内与酶接触进行反应，这类反应器 在自动分析仪中应用较多。膜型反应器，特 别是中空纤维膜反应器，结构复杂，制作麻 烦，成本高，传质阻力大，不适宜于黏稠和 不溶性底物应用。
填充床所用的面定化酶(或细脑)，可以是颗 粒状或片状或膜状的，分层装填，还可用半 透性中空纤维固定化酶，竖直平行装填反应 器柱管（图9.2-1）。PFR液体流动的方式， 有下向流、上向流或是循环流之分，工业上 通常多用上向流，可以避免下向流动的液压 对柱床的影响，对反应产生气体的，尤应注 意。
PFR的优点是：结构简单，容易操作，效 率高、易于实现白动化，对于存在产物抑制 的反血．较为适宜。冈而。目前工业上较为 普遍地采用这种反应器。它的缺点是：传质 相传热都不太好，温度和PH接制较难，更 换催化剂相当麻烦，不适宜于不溶性或黏稠 性底物。
图9.2-1各种不同类型酶酶反应器 a—间隙式反应器；b—连续流搅拌罐反应器；c—填充床反应器；d—循环流填充床反应器；
塔式反应器的分类
1塔式反应器的分类及其结构外形上分为：塔式反应器和机械搅拌式反应器塔式反应器主要分为：填料塔，板式塔，喷雾塔，鼓泡塔，膜式塔。
按气-液接触方式分为：（1）液膜型：填料塔，湿壁塔。
（2）气泡型：鼓泡塔，板式塔，机械搅拌（3）液滴型：喷淋塔，喷射反应器结构：鼓泡塔反应器的结构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 扩大段填料塔反应器结构1 塔体2 液体分布装置3 填料压紧装置4 填料层5 液体再分布装置6 填料支承装置板式塔结构1 气体出口2 除沫器3 液体入口4再布器5降液管6气体在分布器7 气体入口8 气体分布器9液体入口10 人孔11 排液管喷雾塔结构喷洒部件、塔身、驱动电机、工作平台和压缩机等部分组成喷淋塔结构包括塔体，气体分布器，雾化器，液体在分布器，除沫器以及自控仪表元器件2 塔式反应器的应用（1）鼓泡塔反应器的应用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（2）填料塔反应器的应用填料塔反应器是广泛应用于气体吸收的设备，也可用作气、液相反应器，由于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。
适用于瞬间反应、快速和中速反应过程（3）板式塔反应器板式塔反应器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。
板式塔反应器适用于快速及中速反应（4）喷淋塔反应器喷淋塔反应器结构较为简单，液体以细小液滴的方式分散于气体中，气体为连续相，液体为分散相，具有相接触面积大和气相压降小等优点。
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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52
流向：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 皆贮有一定的液体，气体穿过板 上液层时，两相接触进行传质。
板式塔的结构 1.塔壳体 2.塔板 3.溢流堰 4.变液盘 5.降液管
53
板式塔的结构
31
填料塔逆流操作时的持液量
1.动持液量：在填料塔正常操作时突然停止喷淋液体和输 入气体，由填料层流出的液体体积与填料层体积之比。
2.静持液量：当停止喷淋液体和输入气体后经过一段时间
仍然滞留在填料层内的液体体积与填料层体积之比。
Ht H0 H s
静持液量Hs、动持液量Ho 总持液量Ht 适当的持液量对填料塔操作的稳定性和传质是有益。
23
填料塔适用于：
1. 真空操作的精馏，产生泡沫的物料。
填料对泡沫有限制和破碎的作用。
2. 对于超小型的塔填料塔更有优势,塔径在2.5以下。
对于塔径在2.5以上，一般选择板式塔。
3. 对于高腐蚀性的物料精馏。
但冷却移除反应热或溶解热时，结构复杂化。
比较：高效填料材料的使用，使填料塔相对于板式塔的 效率可以以10倍计。
(1) 鲍尔环填料具有低压降、通量大、效率高的特点。
应用： 适用于各种分离、吸收、脱吸装置、常减压装
置、合成胺脱碳、脱硫系统、乙苯分离、异辛烷、甲
苯分离。
(2) 改型鲍尔环:高径比为0.2-0.4，取消了阶梯环的翻
边，采用内弯弧形筋片来提高填料强度，在乱堆时有
序排列，流道结构合理，压降低，在处理能力和传质
2．
k AG apA k B1aC B
反应在液相内进行，为液相控制。 化学吸收可以大大降低塔的高度，
而物理吸收塔过高，不能够实现。
51
5.3 板式反应器(tray column reactor)
G L
1. 适于易聚合或含有固体悬浮物的物料
2.较适合有多股进料及侧线采出的精馏
3. 比填料塔操作范围较大(最小润湿速率, 液泛现象）
性能上均有所改善 。
15
(3) 阶梯环: 吸取了短拉西环的优点而对鲍尔环的改
进。减少了气体通过床层的阻力，并增大了通量，填
料强度较高，由于其结构特点，使气液分布均匀，增
加了气液接触面积而提高了传质效率。
(4) 马鞍环:低压降、通量大、传质效率高。 应用： 蒸馏、气体吸收、再生及脱吸系。
16
液体喷淋装置
有单管喷洒，蓬式喷洒， 多孔管喷洒，盘式喷洒等
17
液体再分布器
作用: 减轻液体流动时， 逐渐增大的壁流现象。 如令每段填料层的高度为Z， 塔径为D，对乱堆拉西环， 取 随着填料性能的改进， 之值可增大， 该值一般在3至10之间。
18
气体入口布气结构
作用：防止气体直接冲刷填料层。
当塔径小时,将进气管做成向下45º 的切口, 以免气
36
物理吸附
为了计算填料塔高度，必须把传质速度方程式和 物料平衡方程式联立求解。计算的空间基准为单
位塔截面，高为dH的微元体积，其中相界面积为
adH；由于稳定操作，时间基准可以任意取△t。
37
38
39
40
KAG，KLG分别是组分A一分压和液相浓度表示的传质系数。
41
动力学控制与扩散控制： 当传递速率远大于化学反应速率时，实际的反应
第五章 塔式反应器
参考文献:
<现代塔器技术> 兰州石油机械出版社 主编 中国石油化工出版社出版
1
本章内容
1. 填料塔－内部构件,填料特性,流体力学特性 物理吸收,化学吸收 2 板式塔－结构，特性，适用性 3. 降膜反应器, 喷雾反应器特点 4. 鼓泡塔－鼓泡塔流动力学
2
5.1 概述 一、塔式反应器特点及应用
CA=0
PA*=HACA/PA =0
HA K AG a k AG a k A1a 1 1
－气相总传质系数
47
(2) CB 高时
塔顶：
塔底：
气相传质控制
48
塔顶： 塔底：
液膜传质控制
49
塔顶： 塔底：
50
化学吸收
结论:
1．
k AG apA k B1aCB
气相反应速率较慢，由较慢的控制。
CT≈CU
44
当处理稀溶液时，Pt≈Pu CT≈CU 可得到微分物料平
衡方程
G L dpA — dcA B pt bCT
对塔内任一截面的组分积分, 求得 G/Pt (PA－PA1) = － L/bCT (CB－CB1)
45
例1
物理吸附
G L dpA dcA pt CT
46
PA=20 PA
计算kL的关联式。
（7-3） 式中 k L——液相传质分系数， kmol/[s· m2· （kmol/m3）]； dp——填料的名义尺寸，m。 GL——液相质量流速，kg/(s· m2)。
34
计算气相传质系数 kG的关联式
式中
kG——气相传质分系数，kmol/(s· m2· kPa)；
降膜、板式塔、鼓泡塔：易；填料塔：难
（5）应能在较少流体流率下操作
填充床反应器、降膜反应器和喷射反应器有限制。
8
气液反应器的形式和特点 气相 I II 分散 连续 液相 连续 分散 举 鼓泡反应器 喷雾反应器 例 板式反应器 文氏反应器
III
连续
膜状连续 填料反应器
降膜反应器
9
5.2 填充床反应器（packed column reactor)
速率就完全取决于后者，叫做动力学控制；
反之，如果化学反应的速率很快，而某一步的传
递速率很慢时，例如经过气膜或液膜的传递阻力
很大时，过程速率就完全取决于该步的传递速率， 叫做扩散控制。
42
' rA
化学吸收 反应式为A（气）+B（液）——产品。 采用逆流稳定操作。 气相中失去组分A的物质的量=1/b液相中失去组分B的 物质的量=液相中反应掉的A的物质的量。
适合反应器：填料反应器和板式反应器
6
（2）有利于反应选择性的提高
平行副反应：如主反应快于副反应，则采用储液量
较少的反应设备
连串副反应：返混较少的反应器，或半间歇 连串反应产物为主产物，反应速度很慢， 适合反应器型式？
7
（3）有利于降低能量消耗
反应热的回收，压力能的回收，分散液体所需要的动力。
（4）有利于反应温度的控制
C——系数，对大于15mm的填料，C=5.23；小于
15mm的填料，C=2.0；
35
轴向混合对传质过程的影响
气液相流动的不均匀，
再加上涡流因素。
由于返混，塔内气液浓度随塔 高的变化曲线与假想情况发生
差异。返混使传质推动力减小，
故应设法减小返混程度。
需适当加高，以保证 预期的分离效果。
轴向混合对塔内气液浓度分布曲线的影响
因L3>L2>L1
27
液泛
在泛点气速下，液体被大量带出塔顶，塔 的操作极不稳定，甚至会被破坏，此种情 况称为淹塔或液泛。
28
液体喷淋密度: 指单位塔截面积上，单位时间内喷淋的液体体积， 以U表示，单位为m3/m2· h）。
U min ( Lw ) min a
式中 U
3/（m2· —— 最小喷淋密度， m h）； min
Ldx B ' GdYA rA adH b
其中 r
' —宏观反应速度 A
（5.7）
b—B的反应系数与A的反应系数之比。
43
Ldx B ' GdYA rA adH b
p A p A1 p C B1 L L cB ' B1 G (Y A Y A1 ) ( X ) G ( ) ( c ) r XB B－ B1 ) B1 A adH b pV pV 1 b cV cV 1 填料高度为： YA 2 dY pA2 dp A L xB1 dxB A H G GPt YA1 r ' a p A1 ( p p ) 2 r ' a xB 2 r ' a b A t A A A 当处理稀溶液时，填料 塔的高度H为： Pt≈Pu G p A 2 dp A L CB1 dCB H ' p CB 2 r ' a A1 r a p bC Pt 1 T A A
由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等 部件组成。塔板是板式塔的核心部件，它提供气液 接触的场所。 ① 气体通道-筛板、浮阀、泡罩等对塔板性能影响很大 ② 降液管(液体通道)-多为弓形
24 板式塔不宜堵塞，填料塔则不然，所以有串连的做法
填料特性的评价
（1）比表面积
－塔内单位体积填料层具有的填料表面积，m2/m3。 须把比表面积与有效的传质比表面积加以区分。 （2）空隙率 －塔内单位体积填料层具有的空隙体积，m3/m3。 u-空塔气速; u1气体在填料层孔隙内流动的真正气速。
u1 u /
陶瓷、聚丙烯、增强聚丙烯
产量0.5-6500万吨年系列产品， 填料塔 塔径：0.25-4.5（m） 塔高：6-28（m）
12
填料（packings）
拉西环
球形填料
共 轭环
鲍尔环 矩 鞍环
陶瓷波纹填料 聚丙烯球 海尔环
13
麦拉派克