鼓泡反应器工艺

流体流经固定床床层时会受到填料颗粒以及反应器壁面的摩擦阻力，产生一定的压力损失，压力损失主要来源于两个方面：一方面是由于颗粒对流体的曳力；另一方面来自流体在流动过程中孔道截面积突然扩大和缩小以及流体对颗粒的冲击和流体的分裂。当流体在床层内的流速较小时，床层压力损失主要来源于流体与填料颗粒之间的摩擦；而流体在床层内的流速较大时，床层的压力损失则主要来源于孔道截面积的突然扩大和缩小。因此固定床鼓泡反应器内部的床层压降与流体的物理性质、填料堆积特征以及操作条件有关。鼓泡反应器有槽型鼓泡反应器、鼓泡管式反应器、鼓泡塔等多种结构型式，其中鼓泡塔应用较广。鼓泡反应器工艺

鼓泡反应器的特点是气相高度分散在液相之中，具有大的液体持有量和相际接触面，传质和传热效率较高，适用于缓慢化学反应和高度放热的情况；同时，鼓泡反应器结构简单，塔内充满液体，气体自塔下方流入，通过气体分布器均布后成气泡向上流，操作稳定，投资和维修费用低。但是鼓泡塔单位体积的相界面积则是所有塔式反应器中很小的一种，因此，过程中传质影响明显的气液反应不宜采用鼓泡塔。此外，塔内液相的返混和气相的压降也较大。为了保证气体沿截面的均匀分布，鼓泡塔的直径不宜过大，一般在2~3m以内。鼓泡反应器工艺气体以气泡形态分散在液相中的鼓泡反应器、搅拌鼓泡反应器和板式反应器；

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。工艺是间歇的、半间歇的，还是连续的？间歇处理是在接触器内加入反应剂，反应后取出产品的一种加工过程。这种方法难得用于臭氧化，因为臭氧一般要求连续供应，由此导致考虑半间歇操作。普通半间歇臭氧化程序是将液体装入反应器，然后连续投加臭氧直到反应完成。连续处理是将反应剂同时加入和取出。这种连续臭氧化处理的一个例子是饮水净化，此时臭氧气投加到水中，随水连续流过反应器槽。有关工艺类型的决定要同臭氧反应器的选择相一致。选择的气-液接触器（反应器），在比较大程度上受特定臭氧化反应的动力学和传质之间关系的制约。这一控制机理表明，在某种程度上该型接触器可以使用。如果臭氧吸收带有快反应，需要有大的界面面积来促进臭氧传质，所以，可以优先选用填料塔。另一方面，如果反应速率慢，从而大的液相容积（储液量）有益，鼓泡塔更有效。

气体升液式鼓泡塔1-简体;2-气升管;3-气体分布器适用于高粘性物系。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等。空心式鼓泡塔很适用于缓慢化学反应系统或伴有大量热液体效应的的反应系统。热效应较大时，可在塔内或塔外装备热交换单元。多段式鼓泡塔反应器：克服鼓泡反应器中的液相返混现象，适用于高径比较大的情况。搅拌鼓泡反应器适用反应系统:气体与黏性液体或悬浮溶液反应系统。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。合理空塔气速应满足两个条件:(1)保证反应过程的合理选择性;(2)保证反应器体积很小。若热效应较大时，可在塔内或塔外装备热交换单元；

反应器是一种实现反应过程的设备，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。操作灵活，易于适应不同操作条件和产品品种，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产。间歇釜的缺点是：需有装料和卸料等辅助操作，产品质量也不易稳定。但有些反应过程，如一些发酵反应和聚合反应，实现连续生产尚有困难，至今还采用间歇釜。挡板的作用是迫使流体沿折流路线流动，避免短路。鼓泡反应器工艺

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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.鼓泡反应器工艺

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