常州工程职院化学反应过程与设备课件14鼓泡塔反应器

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è鼓泡塔反应器鼓泡塔反应器的特点与结构n特点：Ø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。Ø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。Ø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。Ø鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。¢结构Ø塔体：Ø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Ø3、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。Ø4、水平多孔隔板：提高气体分散度，减少液体纵向循环。è鼓泡塔的传递特性n鼓泡塔的流体力学特性Ø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：uOG4.5~6cm/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：4.5~6uOG8cm/s湍动区：uOG8cm/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。Ø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：db0.2cm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db1.0cm垂直上升的菌帽状条件：GGud000Re200Ø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：Ø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。Ø　比相界面a：单位反应器有效体积气泡的表面积。m2/m3Ø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/m3gHuCRRG2102023è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。61.1072.03/231339.0484.0Re0.2LAbCLbDgdSCShLAbLADdkshLALLCLDSLLOGbbudRe计算液膜传质过程可用以下公式：n鼓泡塔中的传热传热方式：三种Ø利用溶剂、反应物或产物气化带走热量。Ø利用液体外循环冷却器移走热量。Ø利用夹套、蛇管或列管式冷却器移走热量。è鼓泡塔反应器的计算n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：VCØVL:半连续操作时：VL=VOL(τ+τ')连续操作时：VL=VOL其中：（-rA）':实测的宏观速度。AAAOOLrxCVØVG：ØVR：GGLGVV1GLGGLGRVVVVV1Ø4、VE：当液滴移动速度小于0.0001m/sHE=αED当D1.2mHE≥1mD≥1.2mαE=0.75EEHDV24ØVC：式中：形状系数，球盖：=1标准椭圆形封头：=2123DVCn反应器直径和高度的计算DmHH=HR+HE+HCOGGuVD36004123DH鼓泡塔反应器¢鼓泡塔反应器的液位控制è鼓泡塔反应器液位控制n液位检测仪表的分类è串级控制系统原理图控制器1执行器对象1、2变送器、检测元件+设定值+e（t）比较机构测量值x（t）y1（t）y2（t）干扰f（t）z1主环控制器2+变送器+-z2副环-出口温度对燃料流量的串级控制原油燃料TTTC出口烟道出口温度对燃料压力的串级控制原油燃料TCPC出口烟道TT出口温度对炉膛温度的串级调节原油燃料T1CT2C出口烟道串级控制方案物料出口蒸气冷凝水调节阀TTFCTCFT物料入口设定鼓泡塔调节阀FC鼓气LTLC出口鼓泡塔液位-流量串级控制系统进水口