鼓泡塔反应器鼓泡塔反应器的特点与结构
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鼓泡塔反应器的发展动态
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
图5液体喷射式 鼓泡反应器
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)。
• 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。
1987年处理废水
• 这些处理废水的方法是在鼓泡塔式(Bubble COlumns简称BC) 生物反应器基础上发展起来的。 这些方法都还有望进一步提高其处理效率 如增强 流体流动 强化气液传质便是一个行之有效的方法。 其中气升式循环生物反应器(Airlift LOOp 简称AL)
• 尽管国内外已经对浆态鼓泡床反应器的流体力学进行 了 大量研究 ，但由于多相流动过程的复杂性，对反应器 内 流体力学 的研究尚处于发展阶段 ，因此有必要对浆态床 反应器内流体力学行为进行更加详细深入的研究。
• 2011年应用鼓泡塔式反应器生产藏红花素的研究
• 2012年精对苯二甲酸(PTA)是合成聚对苯二甲酸 乙二醇酯的重要原料，随着国内聚酯工业的高速 发展，PTA产能越来越大。鼓泡塔式反应器结构 简单、运行可靠、制造成本低，已成功用于规模 化生产的PTA装置。采用鼓泡塔式反应器，对对 二甲苯(PX)氧化结晶生成对苯二甲酸(TA)的工艺 过程有着很大的进步和加大了生产量。为股跑塔 式反应器的进一步研究及工业化应用提供基础实 验数据。
• 2014 近年来，随着我国对苯二甲酸(PTA) 产能的快速增加，单套PTA装置的生产能力 大幅提高。其中，核心设备对二甲苯(PX) 氧化反应器的生产能力越来越大，单套反 应器的生产能力已达到75万t/a。PX氧化反 应涉及了气、液、固三相，在反应器内，
• 生物反应器用有机玻璃管制作, 直径18Omm,高 5OOmm, 中间有一个可拆卸的直径为1OOmm, 高为3OOmm 的内循环管 工作体积8L 如图1 所示, 安装上循环管就是气升式内循环生物反应器(AL) ; 不安装内循环管则成为鼓泡塔式生物反应器(BC)
• 2010年，浆态床鼓泡反应器是一种气液固多相反应器，发 展至今，已被广泛应用于许多领域， 它具有结构简单、 持液量大、温度梯度小、固相能在线加载以及操作成本低 等优点。最初是由R hei nprussen 和 K oppers 于 1955 年建起 了浆态床试验装置 ，用于尝试将三相浆态床反应 器来代 替固定床 ；K ol bel和 R al ek等在 1950 到 1980 年期间完成了对浆态床 F — T 合成的深度研究；由 A i r Product and C hem ical s 公司和 East m an C hem i cal 公司发展的液相合成甲醇以及 Sasol公司(南非)发展的浆 态床费托合成过程都是成功使用浆态床的经典范例
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
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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
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图4气体提升式 鼓泡反应器
缺点:鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚 并，故效率较低
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鼓泡塔的分类
工业所遇到的鼓泡塔反
应器，按其结构可分为空 心式、多段式、气体提升 式和液体喷射式。 空心式鼓泡塔（见图1）在 工业上有广泛的应用。这 类反应器最适用于缓慢化 学反应系统或伴有大量热 效应的反应系统。若热效 应较大时，可在塔内或塔 外装备热交换单元（见图
关键设备之一。 型式：多ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
鼓泡塔的优缺点
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。
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。
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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。
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。 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
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
图5液体喷射式 鼓泡反应器
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)。
• 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。
1987年处理废水
• 这些处理废水的方法是在鼓泡塔式(Bubble COlumns简称BC) 生物反应器基础上发展起来的。 这些方法都还有望进一步提高其处理效率 如增强 流体流动 强化气液传质便是一个行之有效的方法。 其中气升式循环生物反应器(Airlift LOOp 简称AL)
• 尽管国内外已经对浆态鼓泡床反应器的流体力学进行 了 大量研究 ，但由于多相流动过程的复杂性，对反应器 内 流体力学 的研究尚处于发展阶段 ，因此有必要对浆态床 反应器内流体力学行为进行更加详细深入的研究。
• 2011年应用鼓泡塔式反应器生产藏红花素的研究
• 2012年精对苯二甲酸(PTA)是合成聚对苯二甲酸 乙二醇酯的重要原料，随着国内聚酯工业的高速 发展，PTA产能越来越大。鼓泡塔式反应器结构 简单、运行可靠、制造成本低，已成功用于规模 化生产的PTA装置。采用鼓泡塔式反应器，对对 二甲苯(PX)氧化结晶生成对苯二甲酸(TA)的工艺 过程有着很大的进步和加大了生产量。为股跑塔 式反应器的进一步研究及工业化应用提供基础实 验数据。
• 2014 近年来，随着我国对苯二甲酸(PTA) 产能的快速增加，单套PTA装置的生产能力 大幅提高。其中，核心设备对二甲苯(PX) 氧化反应器的生产能力越来越大，单套反 应器的生产能力已达到75万t/a。PX氧化反 应涉及了气、液、固三相，在反应器内，
• 生物反应器用有机玻璃管制作, 直径18Omm,高 5OOmm, 中间有一个可拆卸的直径为1OOmm, 高为3OOmm 的内循环管 工作体积8L 如图1 所示, 安装上循环管就是气升式内循环生物反应器(AL) ; 不安装内循环管则成为鼓泡塔式生物反应器(BC)
• 2010年，浆态床鼓泡反应器是一种气液固多相反应器，发 展至今，已被广泛应用于许多领域， 它具有结构简单、 持液量大、温度梯度小、固相能在线加载以及操作成本低 等优点。最初是由R hei nprussen 和 K oppers 于 1955 年建起 了浆态床试验装置 ，用于尝试将三相浆态床反应 器来代 替固定床 ；K ol bel和 R al ek等在 1950 到 1980 年期间完成了对浆态床 F — T 合成的深度研究；由 A i r Product and C hem ical s 公司和 East m an C hem i cal 公司发展的液相合成甲醇以及 Sasol公司(南非)发展的浆 态床费托合成过程都是成功使用浆态床的经典范例
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
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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
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图4气体提升式 鼓泡反应器
缺点:鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚 并，故效率较低
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鼓泡塔的分类
工业所遇到的鼓泡塔反
应器，按其结构可分为空 心式、多段式、气体提升 式和液体喷射式。 空心式鼓泡塔（见图1）在 工业上有广泛的应用。这 类反应器最适用于缓慢化 学反应系统或伴有大量热 效应的反应系统。若热效 应较大时，可在塔内或塔 外装备热交换单元（见图
关键设备之一。 型式：多ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
鼓泡塔的优缺点
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。
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。
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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。
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。 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