鼓泡塔反应器

1、学号：学年论文学 院 化学化工学院 专 业 化学工程与工艺 年 级 2012级 姓 名 题 目 鼓泡塔反应器的发展 成 绩 2015 年 6 月 15 日目 录1.鼓泡塔反应器12.鼓泡塔反应器特点与结构1 2.1鼓泡塔反应器特点1 2.2鼓泡塔反应器结构22.2.1简单鼓泡塔反应器基本结构2 2.2.2最佳空塔气速应满足的两个条件2 2.3影响传质的因素23.鼓泡塔的优缺点2 3.1优点2 3.2缺点34.鼓泡塔的分类35.鼓泡塔反应器的历史发展及应用4 5.1历史发展4 5.2应用56.结语5参考文献5鼓泡塔反应器的发展摘 要：本文通过对鼓泡塔反应器以及对其发展前景进行的论述，使能够更容易

2、的对该反应器进行研究，达到推动反应器发展的目的。关键词：鼓泡塔、反应器、发展Abstract: In this paper, the reactor and its development prospects of bubble column reactor are discussed, which make it easier to study the reactor, and achieve the purpose of promoting the development of the reactor.Keywords: Bubble column、Reactor、Development前

3、言 鼓泡塔反应器广泛用于发酵、生物化学、制药以及有机化合物的氢化、加氢、氯化等生产过程。另外，湿法冶金和废水处理也常用这种反应器。所以，鼓泡塔反应器的使用广泛，应该加以深入研究。1.鼓泡塔反应器气体鼓泡通过含有反应物或催化剂的液层，以液相为连续相，气相为分散相来实现气液相反应过程的反应器1。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，其中鼓泡塔应用最广。2.鼓泡塔反应器特点与结构2.1鼓泡塔反应器的特点(1)液体分批加入，气体连续通入的称为半连续操作鼓泡塔。(2)连续操作的鼓泡塔气体和液体连续加入，流动方向可以为向上并流或逆流。(3)鼓泡塔多为空塔，一般在塔内设有挡板，以减少液体返

4、混；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2。(4)鼓泡塔中也可设置填料来增加气液接触面积减少返混。气体一般由环形气体分散器、单孔喷嘴、多孔板等分散后通入。（5）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。（6）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 （7）鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。（8）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。

5、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3。2.2鼓泡塔反应器的结构2.2.1简单鼓泡塔基本结构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4（其中气体分布器：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。型式分为多孔板喷嘴、多孔管等。换热装置分为夹套式：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。水平多孔隔板：提高气体分散度，减少液体纵向循环。）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

6、水平多孔隔板以提高气体分散程度和减少液体返混。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。2.2.2最佳空塔气速应满足的两个条件（1）保证反应过程的最佳选择性；（2）保证反应器体积最小。2.3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5。3.鼓泡塔的优缺点3.1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

7、也无困难。3.2缺点鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。4.鼓泡塔的分类工业所遇到的鼓泡塔反应器，按其结构可分为空心式、多段式、气体提升式和液体喷射式。图1 图2 图3 空心式鼓泡塔（见图1）在工业上有广泛的应用。这类反应器最适用于缓慢化学反应系统或伴有大量热效应的反应系统。若热效应较大时，可在塔内或塔外装备热交换单元（见图2）。（1）图1 空心式鼓泡塔1塔体；2夹套； 3气体分布器（2）图2 具有塔内热交换单元的鼓泡塔为克服鼓泡塔中的液相返混现象，当高径比较大时，常采用多段鼓泡塔，以提高反应效果（见图3）。（3）图3多段式气液鼓泡塔当高粘性物系，例如生化工程的发酵、环境工程中活

8、性污泥的处理、有机化工中催化加氢（含固体催化剂）等情况，常用气体提升式鼓泡反应器或液体喷射式鼓泡反应器。此种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， 并有利于固体催化剂的悬浮。此类又统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，传热、传质系数较大，液体循环速度可调节等优点7。（4）气体升液式鼓泡塔如右图1-筒体；2-气升管；3-气体分布器塔内装有气升管，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。特点：在这种鼓泡塔中气流的搅动比简单鼓泡塔激烈得多。简单鼓泡塔中气体空塔速度不超过1m/s，气体升液式鼓泡塔中气

9、升鼓泡管内气体空管速度可高达2m/s，换算至全塔截面的空塔气速可达1m/s，其液体循环速度可达12m/s8。5.鼓泡塔反应器的历史发展及应用5.1历史发展自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，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。

10、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9。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。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

11、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10。5.2应用鼓泡塔反应器广泛用于发酵、生物化学、制药以及有机化合物的氢化、加氢、氯化等生产过程。另外，湿法冶金和废水处理也常用这种反应器。6.结语 综上所述，随着我国经济的发展，鼓泡反应器的应用相对比较变得也较为广泛，可以做进一步研究。参考文献1卢春喜,王祝安.催化裂化硫态化技术M.北京：中国石化出版社.2002.2陈甘棠.化学反应工程M.北京：化工出版社.1981.第七章.3金涌,王章茂.流态化技术的理论和应用M.北京：清华大学出版社.2001.4International Critical Tables.Vol .New York：McCraw Hill,1928.2615张成芳.气液反应和反应器M.北京：化学工业出版社.1985.6时钧，汪家鼎，余国宗，陈敏恒等.化学工程手册第二版M.北京：化学工业出版社.1996.7Carberry J J.Chemical and Catalystic Reaction Engingeering,New York：McC