塔式反应器选择与操作
塔式反应器
直径不超过75mm的散装填料，可取最小
润湿速率 (LW)min=0.08 m3/（m·h）；
对于直径大于 75mm的散装填料，
(LW)min =0.12 m3/（m·h）。
填料表面润湿性能与填料的材质有关。 常用的陶瓷、金属、塑料三种材质而言，
以陶瓷填料的润湿性能最好，塑料填料的润湿 性能最差。
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。
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5.1 概述
一、塔式反应器特点及应用
1．填料塔---快速和瞬间反应过程，特别适合与低压和介质 具有腐蚀性的操作。
2．板式塔---中速和快速反应过程。大多采用加压操作，适 用于传质过程控制的加压反应过程。
3．喷雾塔---瞬间反应过程，适合于有污泥，沉淀和生成固体 产物的体系，气膜控制的反应系统，气液两相返混严重。
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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。
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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
体直接冲刷填料层。对大塔，气体入塔向下 方做成喇叭形以扩大或多空管气体分布器。
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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）。
Umi n (Lw)mian
式中 U min ——最小喷淋密度，m3/（m2·h）； (LW) min ——最小润湿速率，m3/（m·h）； a ——填料的比表面积，m2/m3。
最小润湿速率:在塔的截面上，单位长度的 填料周边的最小液体体积流量。
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。
化工设备操作说明
化工设备操作说明化工设备是指用于化学生产和工艺过程中的各种设备，包括反应器、塔式设备、传热设备等。
正确的操作化工设备是保证生产安全和优化生产效率的必要条件。
本文将介绍一些化工设备的操作说明，以及常见的注意事项和安全措施。
一、反应器的操作说明1. 准备工作：在操作反应器之前，必须了解反应器的结构和性能，并熟悉所需的反应物、溶剂和催化剂等。
2. 安全措施：穿戴好个人防护装备，如防护眼镜、手套和防护服等。
确保操作环境通风良好，避免有毒气体的蓄积和扩散。
3. 开始反应：按照反应配方和工艺要求，将反应物逐一加入反应器，并注意加入的顺序和速度。
根据需要，控制反应器的温度、压力和搅拌速度等参数。
4. 监控反应：随时观察反应进程，注意反应物的消耗和生成物的产出。
定期取样分析反应液的成分和质量，以确保反应的进展和质量。
二、塔式设备的操作说明1. 操作前准备：了解塔式设备的结构和工作原理，并熟悉所需处理的物料和工艺要求。
2. 安全措施：戴好个人防护装备，防护眼镜、耳塞和防护服等。
确保塔式设备及其周围环境的通风良好，避免有害气体的积聚。
3. 开始操作：按照工艺要求，将待处理物料逐级进入塔式设备，控制进料速度和温度等参数。
根据需要，可调整塔内填料和塔底液位等。
4. 监测运行：随时观察塔内的液位、压力和温度等物理参数，及时调整操作条件，确保设备正常运行。
定期取样分析处理后的物料，以验证处理效果。
三、传热设备的操作说明1. 操作前准备：熟悉传热设备的类型和工作原理，了解待处理物料的性质和工艺要求。
2. 安全措施：操作前应检查传热设备的密封性和耐压性，避免泄漏和爆炸的风险。
配备好个人防护装备，如安全手套和防护服等。
3. 开始操作：根据物料的传热需求，控制传热设备的加热或冷却制度，调整设备的操作参数，如温度和流速等。
4. 运行监测：随时观察传热设备的运行情况，检查流体的流动状态和温度变化。
定期维护设备，清除设备内的阻塞物，以保证传热效率和设备的正常运行。
塔式反应器结构和工作原理
塔式反应器结构和工作原理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。
（一）鼓泡塔反应器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。
例如，各种有机化合物的氧化反应、各种石蜡和芳烃的氯化反应、各种生物化学反应、污水处理曝气氧化和氨水碳化生成固体碳酸氢铵等反应，都采用这种鼓泡塔反应器。
（二）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。
（三）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。
采用多板可以将轴向返混降低至最小程度，并且它可以在很小的液体流速下进行操作，从而能在单塔中直接获得极高的液相转化率。
同时，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。
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。
（四）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。
喷淋塔反应器具有持液量小和液侧传质系数过小，气相和液相返混较为严重的缺点。
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。
化学反应器设计、操作与控制
压力控制
压力是化学反应的重要参数，通过调节进料流量和压力调 节系统，将压力控制在适当的范围内，以保证反应的顺利 进行。
流量控制
进料流量对化学反应的影响较大，通过流量计和调节阀， 精确控制进料流量，以保证反应物料的均匀投入。
反应过程监控
温度监测
实时监测反应器内的温度变化 ，确保温度在预设范围内波动
。
研究反应的动力学性质，如反应速率 常数、活化能等，以优化反应过程。
02 化学反应器操作
操作参数控制
温度控制
保持反应器内的温度稳定，是实现化学反应的重要条件。 通过加热和冷却系统，将温度控制在适宜的范围内，以获 得最佳的反应效果。
液位控制
保持反应器内的液位稳定，对于化学反应的稳定性和安全 性至关重要。通过液位传感器和调节阀，实时监测和控制 液位高度。
反应器材料选择
根据反应条件选择耐 腐蚀、耐高温、耐高 压的材料。
对于特殊反应，如强 氧化、还原等，需选 用具有特殊性能的材 料。
考虑材料的机械性能、 加工性能和经济性。
反应器热力学与动力学基础
分析反应的热力学性质，如反应平衡 常数、熵变等，以确定最佳反应条件。
利用热力学和动力学数据，进行反应 器模拟和优化。
预防措施
加强设备维护和巡检，制定应急预案，提高员工安全意识。
案例分析
某化工厂反应器爆炸事故的调查与预防措施。
05 未来展望与挑战
新材料与新技术的应用
新材料的研发
随着科技的发展，新型的高性能材料如纳米材料、复合材料 等在化学反应器中的应用越来越广泛。这些新材料具有优异 的物理和化学性能，可以提高反应器的效率、降低能耗和减 少环境污染。
环保要求
严格控制三废（废气、废水和固 废）的排放，采用环保材料和工 艺，降低能耗和资源消耗，实现 绿色生产。
反应器选型与设计
反应器选型与设计一、反应器类型反应器设备种类很多，按结构型式分，大致可分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。
1.1釜式反应器：反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器出口物料的浓度和温度。
物料质点在反应器内停留时间有长有短，存在不同停留时间物料的混合，即返混程度最大。
应器内物料所有参数，如浓度、温度等都不随时间变化，从而不存在时间这个自变量。
优点：适用范围广泛，投资少，投产容易，可以方便地改变反应内容。
缺点：换热面积小，反应温度不易控制，停留时间不一致。
绝大多数用于有液相参与的反应，如：液液、液固、气液、气液固反应等。
1.2 管式反应器①由于反应物的分子在反应器内停留时间相等，所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化，只随管长变化。
②管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大，特别适用于热效应较大的反应。
③由于反应物在管式反应器中反应速度快、流速快，所以它的生产能力高。
④管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产。
⑤和釜式反应器相比较，其返混较小，在流速较低的情况下，其管内流体流型接近与理想流体。
⑥管式反应器既适用于液相反应，又适用于气相反应。
用于加压反应尤为合适。
1.3 固定床反应器固定床反应器的优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。
②催化剂机械损耗小。
③结构简单。
固定床反应器的缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。
②操作过程中催化剂不能更换，催化剂需要频繁再生的反应一般不宜使用，常代之以流化床反应器或移动床反应器。
固定床反应器中的催化剂不限于颗粒状，网状催化剂早已应用于工业上。
目前，蜂窝状、纤维状催化剂也已被广泛使用。
1. 4 流化床反应器（1）流化床反应器的优点①由于可采用细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大（可16400m2/m3），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。
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。
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。
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。
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；
五、反应器的选型和设计
釜式反应釜设计程序
(1)确定反应釜操作方式根据工艺流程的特点，确定反应釜是 连续操作还是间歇操作。 (2)汇总设计基础数据工艺计算依据如生产能力、反应时间、 温度、装料系数、物料膨胀比、投料比、转化率、投料变化 情况以及物料和反应产物的物性数据、化学性质等。 (3)计算反应釜体积 (4)确定反应釜设计（选用）体积和台数。 如系非标准设备的反应釜，则还要决定长径比以后再校算，但 可以初步确定为一个尺寸，即将直径确定为一个国家规定的 容器系列尺寸。 (5)反应釜直径和筒体高度、封头确定。 (6)传热面积计算和校核。 (7)搅拌器设计。 (8)管口和开孔设计。 (9)画出反应器设计草图（条件图），或选型型号。
流化床反应器
是工业上使用较广泛的一种反应器，适用于 流固或气-液-固催化或非催化反应系统。 在流化床中，固体粒子可以象流体一样进行 流动二烯、 萘氧化制苯二甲酸酐等。
(2) 按照操作方式，可以分为间歇过程和连续过程，相 应的反应器为间歇反应器和流动反应器。 A.间歇反应器 物料一次性加入，反应一定时间后把产物一次性取 出，反应是分批进行的。物料在反应器内的流动状况是 相同的，经历的反应时间也是相同的。
6.6、反应器的选型和设计
反应器分类方法
(1)按反应器的几何构形分类 管式反应器 槽式反应器 塔式反应器
管式反应器
特征：长度远较管径为大，内部中空，不设任何构 件，多用于均相反应。如裂解炉
Tube reactor
裂解炉
用于乙烯生产的管式裂解炉
釜式反应器
一种低高径比的圆筒形反应器，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。器内常 设有搅拌（机械搅拌、气流搅拌等）装置。在高径比较大时， 可用多层搅拌桨叶。在反应过程中物料需加热或冷却时，可 在反应器壁处设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外 循环进行换热。
塔式反应器操作与控制
P(A) 16 4 36 9
(2)无放回抽取，样本点总数为 6 5 30 ，事件 A 包含的样本点个数为 2 4 A12 16 ， 所以
P(A) 16 8 30 15
1. 不可能事件的概率为零： P() 0
, An 都是 E 的事件，则 (1.3.5)
2. 对事件 A 及其对立事件 A ，有 P(A) 1 P(A)
(1.3.6)
3. 单调性：若事件 A 、 B 满足 A B ，则 P(A) ≤ P(B)
P(B A) P(B) P(A)
(1.3.7) (1.3.8)
P(A B) P(A) P(AB) P(A B) P(B)
(1.3.13)
例 1.3.1 若 AB ， P(A) 0.6,P(A B) 0.8 ，求 P(B) 及 P(A B) . 解 由可加性有
P(A B) P(A) P(B)
得
P(B) P(A B) P(A)AB
事件的关系及运算 • 差事件：事件A发生而事件B不发生，称为事件A
关于事件B的差事件 A B AB • 互不相容事件：事件A与事件B不能同时发生，
称事件A与事件B互不相容 AB • 对立事件：事件A不发生，称为A的对立事件 A
事件的运算
• 交换律 • 结合律
A 所含的基本事件个数 P(A)
基本事件总数 A 所含样本点的数目 样本空间的样本点总数 所确定的概率称为事件A的古典概率。
注：在古典概率的计算中常用到排列组合的知识，如乘法 原理、加法原理等等。
例 1.3.5 (产品的随机抽样问题)一个箱子中有 6 个灯泡，其中 2 个次品 4 个正品. (1) 有放回地从中任取两次，每次取一个；(2)无放回地从中任取两次，每次取一个. 求取到一个 正品一个次品的概率.
缸塔法制造硫酸的原理
缸塔法制造硫酸的原理缸塔法（塔式法）是一种用于制造硫酸的传统方法，它在硫酸工业的发展中取得了成功。
最早的塔式法装置由奥地利人 C.奥普尔于1911年创建。
该方法通过塔式反应器，实现了对二氧化硫的高效利用，相较于传统的铅室法，缸塔法在硫酸生产中具有显著的优势。
工艺原理与操作步骤：填充塔设计：塔式法的核心是填充塔，通过在塔内填充大量填料，提供更大的表面积，使气体和液体得以充分接触。
这大大强化了气体的扩散和液体的吸收过程。
硫的氧化：首先，通过硫的燃烧或硫矿石的燃烧，将硫氧化成二氧化硫（SO2）。
2S+O2→2SO2吸收二氧化硫：产生的二氧化硫气体进入填充塔，在塔内的填料作用下，二氧化硫转化为亚硫酸，其反应为：2Fe2O3+4SO2+O2→4FeSO4这一步骤有效地吸收了二氧化硫并形成硫的含氧化物。
进一步生成硫酸：亚硫酸进一步氧化，转化为硫酸。
此步骤通常在塔的底部的反应池中进行，使用氧气进行反应。
4FeSO4+O2+2H2O→4Fe(OH)3+4H2SO4这个反应产生了硫酸和铁的氢氧化物，通过分离和提纯，可获得高纯度的硫酸。
脱硝处理：为了减少硫酸中的硝酸盐含量，部分气体进入脱硝塔进行处理。
收集硫酸：最后，通过冷却硫酸气体，将硫酸凝结为液体，并通过收集系统进行收集。
硫酸液体随后可以包装或用于其他工业过程。
优势与变革：节约材料和投资：缸塔法相较于传统的铅室法，利用填充塔提供的大表面积，节约了铅材料和投资。
环境改进：塔式法能更好地处理二氧化硫浓度较低的工业烟气，对环境保护的要求有积极的响应。
尽管缸塔法在硫酸生产中曾经发挥着重要作用，但随着现代工业对硫酸浓度和纯度要求的提高，以及其他新型方法的出现，塔式法的应用逐渐减少。
然而，改良的塔式法在满足环境保护要求的情况下，仍在一些特定工业领域中得到应用。
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任务1 塔式反应器的选择
• 液体持留在塔板上，有利于需要较长接触时间的缓慢反应，具有逆流 流动的优点。对于气、液负荷，板式塔比填料塔具有更大的操作弹性。
• 2.板式塔反应器结构 • 板式塔基本结构如图5一7所示，由圆形塔体和按一定间距水平装置在
塔内的若干塔板组成。塔盘又称塔板，是板式塔中气液两相接触传质 的部位，塔盘决定塔的操作性能。塔盘通常主要由气体通道和溢流装 置两部分组成。塔盘在结构方面要求有一定的刚度，以维持水平;塔 盘与塔壁之间应有一定的密封性，以避免气、液短路;塔盘应便于制 造、安装、维修并且要求成本低。
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任务1 塔式反应器的选择
• 为保证气液两相充分接触，塔板上均匀地开有一定数量的通道供气体 自下而上穿过板上的液层。气体通道的形式很多，板式塔塔板分为浮 筏塔盘、筛孔塔盘、舌型塔盘、斜孔塔盘、网孔塔盘、导向浮筏型塔 盘、旋流板塔盘等。化工生产中常见的五种塔板为筛板塔板、泡罩塔 板、浮阀塔板、舌型塔板和斜孔塔板，其结构示意图如图5 -8，如图 5 -9，如图5 -10，如图5 -11，图5 -12所示。
• 四、鼓泡塔反应器特点、分类与结构
• 1.鼓泡塔反应器特点 • 鼓泡塔反应器一也称为鼓泡床反应器，是一种常用的气液接触反应设
备，适用于液相一也参与反应的中速、慢速反应和放热量大的反应， 有时一也作为气一液一固相反应器。
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任务1 塔式反应器的选择
• 在实际使用中鼓泡塔具有以下优点: • (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
大小，要使气体鼓出来的气泡小，使液层中含气率增加，液层内搅动 激烈，有利于气液相传质过程。常见气体分布器结构如图5 -4所示。 • (2)塔筒体部分。 • 塔筒体部分主要是气液鼓泡层，是反应物进行化学反应和物质传递的 气液层。如果需要加热或冷却，那么可以在筒体外A幼日上夹套或在 气液层中加蛇管。 • (3)塔顶部的气体分离器。 • 塔顶的扩大部分内装有一些液滴捕集装置，以分离从塔顶出来气体中 夹带的液滴，达到净化气体和回收反应液的作用。常见的气体分离器 结构如图5一5所示。
衡。 • (2)气相组分A从气液相界面扩散入液相，并且在液相内进行化学反应。 • (3)液相内的反应产物向浓度梯度下降的方向扩散，气相产物则向界
面扩散。 • (4)气相产物向气相主体扩散。 • 对于气液相反应，根据不同的传质速率和化学反应速率，有八种不同
的反应类型，如图5一2所示。
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任务2 鼓泡塔反应器的操作
• 一、乙烯与苯生产乙苯的操作原理及工艺流程 简述
• 1.反应原理
• 乙烯气体与苯在三氯化铝复合体催化剂作用下进行烃化反应，生成物
含有主产物乙苯，反应式为
(乙苯)。未反应的
苯及反应副产物二乙苯、三烃基苯、四烃基苯统称多乙苯。苯、乙苯
以及多乙苯的混合物称为“烃化液”。从鼓泡塔出来的烃化液带有部
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任务1 塔式反应器的选择
• 2.填料塔反应器结构 • 填料塔是以塔内装有大量的填料为相接触构件的气液传质设备。填料 • 塔的结构比较简单，如图5 -6所示。它由塔体、液体分布器、填料压
紧装置、填料层、液体收集与再分配装置和支撑栅板组成。 • 六、板式塔反应器特点与结构 • 1.板式塔反应器特点 • 板式塔反应器内部装有多块塔板，塔板的形式多为泡罩塔或筛板，液
证了气液充分混合，反应良好。 • (2)反应器结构简单，容易清理，操作稳定，投资和维修费用低。 • (3)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)和填料塔比较，鼓泡塔能处理悬浮液。 • 鼓泡塔一也有一些难以克服的缺点: • (1)为了保证气体沿截面均匀分布，鼓泡塔的直径不宜过大，一般在 • 2~3 m以内。
项目五 塔式反应器选择与操作
• 任务1 塔式反应器的选择 • 任务2 鼓泡塔反应器的操作 • 任务3 学习拓展
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任务1 塔式反应器的选择
• 一、气液相反应动力学基础
• 在反应过程中至少有一种反应物在气相，另一些物质在液相，气相中 的反应物必须传递到液相中，然后在液相中发生化学反应，这种类型 的反应称为气液相反应。
任务1 塔式反应器的选择
• 二、塔式反应器的特点
• 塔式反应器是石油化工、化学工业、炼油、化工等生产中最重要的设 备之一。它可使气(汽)液或液液相之间进行充分接触，达到相际传热 及传质的目的。化工生产中常见的可在塔设备中完成的单元操作有精 馏、吸收、解吸和萃取等。工业气体冷却与回收、气体的湿法精制和 干燥中也多使用塔设备。塔式反应器的外形呈圆筒状，高度一般为直 径的数倍以上，内部设有填料、筛板等构件，用来增大反应混合物相 际间的传质面积。塔式反应器可以用于进行气液相非均相反应，例如， 化学吸收，此时至少有一种反应物处于气相，其他反应物、催化剂或 溶剂处于液相;一也可进行气液固非均相反应，其中固相多为产物或 催化剂。
气体自塔底以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气一液相密切 接触而进行传质传热，两相的浓度呈阶梯式变化。根据气液操作状态 分为鼓泡式塔板(如泡帽、浮阀、筛板等塔板)及喷射式塔(如舌形、网 孔等塔板)。又可根据有没有降液管分为溢流式塔板(泡帽等)和穿流式 塔板(穿流式筛板和穿流式栅板等)。
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任务2 鼓泡塔反应器的操作
• 二、乙烯与苯生ห้องสมุดไป่ตู้乙苯的操作与运行
• 1.开车前准备 • (1)开车前所有安全消防设施、设备、器材要完好。 • (2)人员必须经过考核合格，确认可以上岗操作后才能上岗。 • (3)公用工程，水、电、气、汽等均符合开车工艺条件。 • (4)各种原料、辅料供应必须齐备，投料前进行分析确认。 • (5)各机泵冷却水通畅，处于可投用状态。 • (6)对各工艺阀门进行检查，保证装置流程畅通。 • (7)确认各种机电设备及电器仪表处于完好状态。 • (8)操作人员按规定着装。 • (9)检查开车所需工具、防护用品、记录表格是否满足生产条件。
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任务1 塔式反应器的选择
• 对塔设备的基本要求有以下几点: • (1)气液两相充分接触，相际间传热面积大。 • (2)生产能力大，即气液处理量大。 • (3)操作稳定，操作弹性大。 • (4)阻力小。 • (5)结构简单，制造、安装、维修方便，设备的投资及操作费用低。 • (6)耐腐蚀，不易堵塞。
• (4)在气膜之外的气相主体和液膜之外的液相主体中，达到完全的混 合均匀，即全部传质阻力都集中在膜内，两相本体中组分的传递方式 是湍流扩散，无传质阻力。
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任务1 塔式反应器的选择
• 2.气液反应宏观动力学 • 对于二级不可逆气液相反应，气相组分A与液相组分B之间的反应过
程，需要经历以下步骤: • (1)气相组分A从气相主体传递到气液相界面，在界面上达到气液相平
分三氯化铝复合体催化剂，经冷却沉降后，有活性的部分送回鼓泡塔 继续使用，另一部分分解处理。
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任务2 鼓泡塔反应器的操作
• 2.工艺流程简述 • 精苯由苯贮槽用苯泵送入鼓泡塔，乙烯气经缓冲器送入鼓泡塔，三氯
化铝催化剂从三氯化铝槽定量地压入鼓泡塔。苯和乙烯在三氯化铝催 化剂的存在下反应，过量的苯蒸汽以及未反应的乙烯气体经过捕集器 捕集，使带出的烃化液回至烃化液沉降槽，其余气体进入循环苯冷凝 器中冷凝。从鼓泡塔出来的流体经气液分离器后，回收苯送入水洗塔， 分离出的尾气，即HCl气体进入尾气洗涤塔洗涤。沉降槽上层烃化液 流入烃化液缓冲罐并压进水洗塔底部进口，水洗塔上部出口溢出的烃 化液进入烃化液中间槽，水洗塔中的污水由底部排至污水处理系统。 由烃化液中间罐出来的烃化液与由碱液罐出来的NaOH溶液一起经过 中和泵混合中和。中和之后的混合液进入油碱分离沉降槽进行沉降分 离。工艺流程如图5一13所示。
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任务1 塔式反应器的选择
• (2)鼓泡塔内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)鼓泡塔反应器在鼓泡时所耗压降较大。 • 2.鼓泡塔反应器的分类 • 化学工业中的鼓泡反应器按其结构特征分类，鼓泡塔可分为空心式、
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任务1 塔式反应器的选择
• (1)气液两相之间存在一个相界面，界面上传质阻力极小，气液间处 于平衡状态。
• (2)平静的气液界面两侧存在着气膜与液膜，是很薄的静止层或层流 层，两相间的传质阻力都集中在各自的边界膜内，膜内组分的传递方 式是分子扩散。
• (3)当气相组分向液相扩散时，必须先到达气液相界面，并在相界面 上达到气液平衡，即服从亨利定律。
具有热交换单元式、多段式、气提式、液体喷射式等多种。图5一3为 部分鼓泡塔示意图。 • 3.鼓泡塔反应器结构 • 鼓泡塔反应器的基本组成部分主要有下述三部分。
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任务1 塔式反应器的选择
• (1)塔底部的气体分布器。 • 分布器的结构要求使气体均匀分布在液层中;分布器鼓气管端的直径
• 1.气液传质理论简述 • 组分A由气相主体扩散而进入液相主体需经历以下途径:气相主体一气 • 膜一界面气液平衡一液膜一液相主体，如图5一1所示。 • 为描述气液相间的传质规律，曾提出了双膜理论、渗透理论、安静表
面模型、表面更新模型等理论和模型，其中，双膜理论较简明、直观、 应用广泛，下面介绍这个模型的墓本要点：
体自上而下流经每块塔板，并在塔板上形成一定厚度的液层;气体自 下而上流经每块塔板，经塔板上的小孔分散，并以小气泡的形式与塔 板上的液层接触，并进行传质与反应。在操作中，液体是连续相，而 气体是分散相。板式塔(泡罩塔、筛板塔、浮阀塔)是气、液逆流流动， 级间液体与气体分别沿不同的路径流动。