鼓泡塔反应器1鼓泡塔反应器的特点与结构课件.ppt

1、 鼓泡塔反应器的发展动态 鼓泡塔反应器的特点与结构鼓泡塔反应器的特点与结构 n 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，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

2、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 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。缺点:鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低鼓泡塔的分类 工业所遇到的鼓泡塔反工业所遇到的鼓泡塔反应器，按其结构可分为空应器，按其结构可分为空心式、多段式、气体提升心式、多段式、气体提升式和液体喷射式。式和液体喷射式。 空心式鼓泡塔（见图

3、空心式鼓泡塔（见图1）在）在工业上有广泛的应用。这工业上有广泛的应用。这类反应器最适用于缓慢化类反应器最适用于缓慢化学反应系统或伴有大量热学反应系统或伴有大量热效应的反应系统。若热效效应的反应系统。若热效应较大时，可在塔内或塔应较大时，可在塔内或塔外装备热交换单元外装备热交换单元（见图（见图2）。）。 图图2 具有塔内热具有塔内热交换单元的鼓泡塔交换单元的鼓泡塔图图1 空心式鼓泡塔空心式鼓泡塔1塔体；塔体；2夹套；夹套；3气体分布器气体分布器为克服鼓泡塔中为克服鼓泡塔中的液相返混现象，的液相返混现象，当高径比较大时，当高径比较大时，常采用多段鼓泡常采用多段鼓泡塔，以提高反应塔，以提高反应效果（

4、见图效果（见图3）。）。图图3多段式气液多段式气液 鼓泡塔鼓泡塔当高粘性物系，例如生化工程的发酵、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，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（见图常用气体提升式鼓泡反应器（见图4）或）或液体喷射式鼓泡反应器（见图液体喷射式鼓泡反应器（见图5），此种），此种利用气体提升和液体喷射形成有规则的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，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。此类又统并有利于固体催化剂的悬

5、浮。此类又统称为环流式鼓泡反应器。它具有径向气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，液流动速度均匀、轴向弥散系数较低，传热、传质系数较大，液体循环速度可传热、传质系数较大，液体循环速度可调节等优点。调节等优点。图图4气体提升式气体提升式 鼓泡反应器鼓泡反应器图图5液体喷射式液体喷射式 鼓泡反应器鼓泡反应器或或 液体喷射式鼓泡反应器液体喷射式鼓泡反应器（见图（见图5），）， 此种利用气体提升和液体此种利用气体提升和液体喷射形成有规则的循环流动，喷射形成有规则的循环流动，可以强化反应器传质效果，可以强化反应器传质效果，并有利于固体催化剂的悬浮。并有利于固体催化剂的悬浮

6、。此类又统称为环流式鼓泡反此类又统称为环流式鼓泡反应器。它具有径向气液流动应器。它具有径向气液流动速度均匀、轴向弥散系数较速度均匀、轴向弥散系数较低，传热、传质系数较大，低，传热、传质系数较大，液体循环速度可调节等优点。液体循环速度可调节等优点。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

7、，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) 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

8、 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 i

9、cal 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 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，氧化反应、传质、传热同时进行，在反应器生产能力逐步增加的过程中，带有水富集段的鼓泡塔式反应器得到了很好的放大和应用。谢谢！谢谢！