金华鼓泡塔反应器

鼓泡反应器主要形式：①鼓泡塔：气体从塔底向上经分布器以气泡形式通过液层，气相中的反应物溶入液相并进行反应，气泡的搅拌作用可使液相充分混合。鼓泡塔结构简单，没有运动部件，适用于高压反应或腐蚀性物系。②鼓泡搅拌釜：又称通气搅拌釜，利用机械搅拌使气体分散进入液流以实现质量传递和化学反应。常用的搅拌器为涡轮搅拌器，气体分布器安装在搅拌器下方正中处。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。当反应为强放热时，上述两种反应器均可设置夹套或冷却管以控制反应温度;还可在反应器内设导流筒,以促进定向流动;或使气体经喷嘴注入，以提高液相的含气率，并加强传质。鼓泡塔又称泡沫塔，是气相成气泡状的一类气液传质设备或反应设备。金华鼓泡塔反应器

鼓泡塔是一种常见的多相反应器,因其具有结构简单、液相停留时间长、传热传质效率高、操作和维护费用低等突出的优势,尤其适合反应速度慢和热效应明显的化学反应,在石化工业、生物与环境工程等领域得到了普遍的应用。无内构件鼓泡塔的液相大尺度循环流动造成了其严重的液相返混现象,影响了鼓泡塔的性能,难以满足生产工艺的需求。基于多釜串联结构可以有效地减轻反应器返混程度的机理,将一种新型隔板内构件引入传统空心鼓泡塔,形成了多级分段鼓泡塔,通过对液相大尺度循环流动进行分割,起到阻止液相返混的作用。目前对于多级分段鼓泡塔内流动与混合过程的认识还不够充分,有必要深入研究其返混特性,为反应器的操作和设计提供指导。实验在一直径0.5m、高5.3m的气液两相鼓泡塔冷模装置中进行,主要考察了加入隔板前后鼓泡塔的液体轴向速度分布和停留时间分布的差异。金华鼓泡塔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。

在反应器的设计与工业过程的开发中，要尽可能的降低能耗，减少床层压降。在固定床鼓泡反应器中，床层压降主要来源于两个方面:一方面来自于流体在通过反应器床层时，气液固三相之间的相互作用;另一方面，反应器内部液相自身重量会在反应器进出口之间产生一个压降。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，比较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。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。鼓泡搅拌釜：又称通气搅拌釜，利用机械搅拌使气体分散进入液流以实现质量传递和化学反应。

鼓泡塔反应器因结构简单、传质传热效率高等优点而大量应用于石油化工、能源、环境、生物工程等领域。深入研究该类反应器的流体力学行为,可以为优化反应器操作、设计高效的反应器结构以及拓展鼓泡塔的应用范围提供依据。鼓泡塔液相流动由气相驱动,两相之间作用强烈,因而流体力学行为非常复杂；又因大量气泡的存在使得实验研究非常困难。近年来,随着计算流体力学的发展和相关的物理模型不断完善,数值模拟已逐渐成为鼓泡塔研究的重要手段。以鼓泡塔PX氧化反应器放大设计为背景,开展鼓泡塔反应器的数值模拟研究,以指导反应器设计。双流体模型因假定离散气泡相为拟流体,气相与液相互相渗透,因此计算量较小,工业应用潜力大。鼓泡搅拌釜常用的搅拌器为涡轮搅拌器，气体分布器安装在搅拌器下方正中处。金华鼓泡塔反应器

鼓泡塔为加强液体循环和传递反应热，可设外循环管和塔外换热器。金华鼓泡塔反应器

鼓泡塔的基本结构。简单鼓泡塔1-塔体；2-夹套；3-气体分布器；4-塔体；5-挡板；6-塔外换热器；7-液体捕集器；8-扩大段主要由塔体和气体分布器组成。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。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。高粘性物系常采用气体升液式鼓泡塔塔内装有气升管，引起液体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。金华鼓泡塔反应器

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