江苏鼓泡塔反应器原理

鼓泡塔反应器在过程工业中已经得到普遍的应用,其内部气液两相流动的快速和准确模拟对这类反应器的设计和放大具有十分重要的意义。然而,气液两相的多尺度流动结构、复杂内构件以及气液两相湍流等使得鼓泡塔反应器的快速和准确模拟非常困难。针对这些问题,以格子波尔兹曼方法(LatticeBoltzmannMethod,LBM)为基础,研究了鼓泡塔反应器内的微尺度、介尺度和宏尺度气液两相流动问题；实现了LBM方法对气液两相流中微、介尺度物理现象的直接数值模拟以及基于LBM的混合物模型的气液两相流中的宏尺度现象的模拟,并将LBM与浸入边界法(ImmersedBoundaryMethod,IBM)耦合,用以模拟带有复杂内构件和复杂边界条件的反应器内的流动.鼓泡反应器设计必须先考虑总工艺之后，才能确定一座气液接触器（反应器）的尺寸。江苏鼓泡塔反应器原理

在气液接触反应器中，常见的填充床反应器、降膜反应器、板式反应器、鼓泡反应器、搅拌反应器、喷雾反应器和高速湍动反应器，其中，鼓泡反应器具有比较大的储液量，适宜于慢反应和放热量大的反应。这特别适合于有机物液相氧化为有机物过氧化氢的反应，如**US4066706，乙苯氧化为乙苯过氧化氢;**US6956136，异丙苯氧化为异丙苯过氧化氢;**EP0673907异丁烷氧化为叔丁基过氧化氢;**US4269805环己烷氧化为环己基过氧化氢、二甲苯氧化为芳香醇等均采用鼓泡反应器。这是由于有机物液相氧化反应为慢反应，一般需要数小时或十数小时的停留时间，因而采用鼓泡反应器是适合的。由于鼓泡反应器液相轴向返混现象严重，连续操作型鼓泡反应器反应速率明显下降，比较难在单一反应器中达到较高的液相转化率。江苏鼓泡塔反应器原理简单鼓泡塔内液相可近似视为理想混合流型，气相可近似视为理想置换流型。

鼓泡塔反应器是一种工业中普遍应用的气-液两相和气-液-固三相接触与反应装置。目前鼓泡塔或浆态床反应器大型化已成为煤化工与石油天然气化工的发展趋势,相关的放大问题和过程强化问题取决于对塔内流体力学规律的了解与把握。现有文献中有关鼓泡塔的流体力学研究大多数集中在低气速(0.03-0.12m/s)、小塔径(0.5m)、以及无内构件的情况,针对高气速、较大塔径、特别是含密集内构件条件下的湍动鼓泡流情况还研究得比较不充分。有鉴于此,本论文针对湍动鼓泡塔充分发展段的流体力学及内构件技术展开研究,采用冷模实验测量与计算流体力学(CFD)模拟两种方法系统地考察空塔与含密集内构件的鼓泡塔流体力学规律,建立各种情况下的鼓泡塔流体力学模型,用于鼓泡反应器的模拟、放大与内构件技术开发。

简单鼓泡塔内液相可近似视为理想混合流型，气相可近似视为理想置换流型。较佳空塔气速应满足两个条件：（1）保证反应过程的较佳选择性；(2）保证反应器体积较小。影响传质的因素：当气体空塔气速低于0.05m/s时，气体分布器的结构就决定了气体的分散状况、气泡的大小，进而决定了气含率和液相传质系数的大小。当气体空塔气速大于0.1m/s时，气体分布器的结构无关紧要。此时的气泡是靠气流与液体间的冲击和摩擦而形成，气泡大小及其分布状况主要取决于气体空塔气速。鼓泡反应器的优点:热容量大。

鼓泡塔反应器中液体循环速度鼓泡塔反应器中，塔中部液体随气泡群的上升而夹带向上流动，而近壁处液体回流向下，构成了液体循环流动，研究得出d/D=0.7处为轴向循环速度为零点的中心点，直径小于此处液体向上运动，直径大于此处则液体向下运动。中心较大上升液体速度uCL和近壁处较大下降速度uWL的关系环流反应器的气含率和合适尺寸对于低黏度液体，提升式环流反应器的气含率可以表示为：OL为液体循环表观流速为了获得较高的循环流速，对直径为D的提升式内循环反应器，其合适尺寸为导流筒长度4.4D；反应器高度5DOGOLOGOL气体分布器阻力气体分布器阻力床层静压头头阻力鼓泡塔内液相存在返混，所以通常工业鼓泡塔反应器内液相视为理想混合。鼓泡搅拌釜因搅拌器的形式、数量、尺寸、安装位置和转速都可进行选择和调节，故具有较强的适应能力。江苏鼓泡塔反应器原理

鼓泡反应器的优点:温度容易控制。江苏鼓泡塔反应器原理

在固定床鼓泡反应器中，气液并流向上通过催化剂床层，由于气液流速、床层特征、分布器结构等的不同，流体在床层中的流动会表现出不同的流型。不同的流型对反应器内气液固之间的传质具有显着影响，进而影响到反应的转化率。在固定床鼓泡反应器中，随着表观气速的变化，床层内的气泡运动状态发生改变，可以将反应器内的流型分为安静鼓泡流、脉冲流和喷射流。在较小的表观气速下，气体以均匀的小气泡形式分散在液相中，反应器内呈现出安静鼓泡流状态;随着气速不断增大，床层内部产生少量大气泡，气液固之间的相互作用逐渐增大，导致床层局部发生湍动现象，此时反应器内处于脉冲流状态;随着气速的继续増大，床层内气液固三相之间产生强烈的相互作用，气泡之间不断聚合和破裂，导致床层中呈现出剧烈的液体湍动和局部液相循环现象，此时反应器内部处于喷射流状态。Achuvelly等人在研究鼓泡床反应器内的流型分布时，采用了矩鞍环、拉西环和球形颗粒填料考察了床层特征对流型的影响，并给出了不同气液流速下的流型分布图，他们发现在整个实验范围内，流型转变主要受到气体流速的影响。江苏鼓泡塔反应器原理

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