鼓泡塔反應(yīng)器的特點結(jié)構(gòu)講解課件

1、 鼓泡塔反應(yīng)器的發(fā)展動態(tài) 第1頁，共20頁。鼓泡塔反應(yīng)器的特點與結(jié)構(gòu) 特點：塔內(nèi)充滿液體，氣體從反應(yīng)器底部通入，分散成氣泡沿著液體上升，既與液相接觸進行反應(yīng)同時攪動液體以增加傳質(zhì)速率。這類反應(yīng)器適用于液體相也參與反應(yīng)的中速、慢速反應(yīng)和放熱量大的反應(yīng)。鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、造價低、易控制、易維修、防腐問題易解決，用于高壓時也無困難。鼓泡塔內(nèi)液體返混嚴重，氣泡易產(chǎn)生聚并，故效率較低。儲液量大，適于速度慢和熱效應(yīng)大的反應(yīng)。液相軸向返混嚴重，連續(xù)操作型反應(yīng)速率明顯下降。在單一反應(yīng)器中，很難達到高的液相轉(zhuǎn)化率，因此常用多級彭泡塔串聯(lián)或采用間歇操作方式 第2頁，共20頁。結(jié)構(gòu)第3頁，共20頁。第4頁，共2

2、0頁。塔體：氣體分布器：使氣體分布均勻，強化傳熱、傳質(zhì)。是氣液相鼓泡塔的關(guān)鍵設(shè)備之一。型式：多孔板 噴嘴 多孔管等3、換熱裝置： 夾套式：熱效應(yīng)不大時。 蛇管式：熱效應(yīng)較大時。 外循環(huán)換熱式：熱效應(yīng)較大時。4、水平多孔隔板：提高氣體分散度，減少液體縱向循環(huán)。 第5頁，共20頁。鼓泡塔的優(yōu)缺點 優(yōu)點:鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、造價低、易控制、易維修、防腐問題易解決，用于高壓時也無困難。缺點:鼓泡塔內(nèi)液體返混嚴重，氣泡易產(chǎn)生聚并，故效率較低第6頁，共20頁。鼓泡塔的分類 工業(yè)所遇到的鼓泡塔反應(yīng)器，按其結(jié)構(gòu)可分為空心式、多段式、氣體提升式和液體噴射式。 空心式鼓泡塔（見圖1）在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用。這類反

3、應(yīng)器最適用于緩慢化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)或伴有大量熱效應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)。若熱效應(yīng)較大時，可在塔內(nèi)或塔外裝備熱交換單元（見圖2）。 圖2 具有塔內(nèi)熱交換單元的鼓泡塔圖1 空心式鼓泡塔1塔體；2夾套；3氣體分布器第7頁，共20頁。為克服鼓泡塔中的液相返混現(xiàn)象，當高徑比較大時，常采用多段鼓泡塔，以提高反應(yīng)效果（見圖3）。圖3多段式氣液 鼓泡塔第8頁，共20頁。當高粘性物系，例如生化工程的發(fā)酵、環(huán)境工程中活性污泥的處理、有機化工中催化加氫（含固體催化劑）等情況，常用氣體提升式鼓泡反應(yīng)器（見圖4）或液體噴射式鼓泡反應(yīng)器（見圖5），此種利用氣體提升和液體噴射形成有規(guī)則的循環(huán)流動，可以強化反應(yīng)器傳質(zhì)效果，并有利于固體催化劑

4、的懸浮。此類又統(tǒng)稱為環(huán)流式鼓泡反應(yīng)器。它具有徑向氣液流動速度均勻、軸向彌散系數(shù)較低，傳熱、傳質(zhì)系數(shù)較大，液體循環(huán)速度可調(diào)節(jié)等優(yōu)點。圖4氣體提升式 鼓泡反應(yīng)器第9頁，共20頁。圖5液體噴射式 鼓泡反應(yīng)器或 液體噴射式鼓泡反應(yīng)器（見圖5）， 此種利用氣體提升和液體噴射形成有規(guī)則的循環(huán)流動，可以強化反應(yīng)器傳質(zhì)效果，并有利于固體催化劑的懸浮。此類又統(tǒng)稱為環(huán)流式鼓泡反應(yīng)器。它具有徑向氣液流動速度均勻、軸向彌散系數(shù)較低，傳熱、傳質(zhì)系數(shù)較大，液體循環(huán)速度可調(diào)節(jié)等優(yōu)點。第10頁，共20頁。鼓泡塔反應(yīng)器的歷史動態(tài)自1971年來，千代田開發(fā)出了第一個脫硫工藝，千代田公司繼續(xù)改進和發(fā)展這項技術(shù),于1976年開發(fā)出了

5、更為先進的工藝，這項先進的技術(shù)將二氧化硫的吸收,氧化,中和,結(jié)晶以及除塵等幾個必不可少的工藝過程合并到一個單獨的氣相-液相-固相反應(yīng)器中進行。這個反應(yīng)器就叫做鼓泡式反應(yīng)器(JBR)。第11頁，共20頁。20世紀70年代以后，有關(guān)鼓泡塔的研究日益活躍，除標準型鼓泡塔外，又開發(fā)了各種各樣的改型鼓泡塔（射流噴射型、氣液下流型、雙管式、多段式、填充式等）和懸濁鼓泡塔等。圖1是各種鼓泡塔的示意圖，從圖中可見，在鼓泡塔中，氣液兩相基本呈并流和逆流兩種。第12頁，共20頁。第13頁，共20頁。1987年處理廢水這些處理廢水的方法是在鼓泡塔式(Bubble COlumns簡稱BC) 生物反應(yīng)器基礎(chǔ)上發(fā)展起來的

6、。 這些方法都還有望進一步提高其處理效率 如增強流體流動 強化氣液傳質(zhì)便是一個行之有效的方法。 其中氣升式循環(huán)生物反應(yīng)器(Airlift LOOp 簡稱AL)生物反應(yīng)器用有機玻璃管制作, 直徑18Omm,高5OOmm, 中間有一個可拆卸的直徑為1OOmm, 高為3OOmm 的內(nèi)循環(huán)管 工作體積8L 如圖1 所示,安裝上循環(huán)管就是氣升式內(nèi)循環(huán)生物反應(yīng)器(AL) ;不安裝內(nèi)循環(huán)管則成為鼓泡塔式生物反應(yīng)器(BC)第14頁，共20頁。第15頁，共20頁。2010年，漿態(tài)床鼓泡反應(yīng)器是一種氣液固多相反應(yīng)器，發(fā)展至今，已被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域， 它具有結(jié)構(gòu)簡單、持液量大、溫度梯度小、固相能在線加載以及操作成

7、本低等優(yōu)點。最初是由R hei nprussen 和 K oppers 于 1955 年建起 了漿態(tài)床試驗裝置 ，用于嘗試將三相漿態(tài)床反應(yīng)器來代 替固定床 ；K ol bel和 R al ek等在 1950 到 1980 年期間完成了對漿態(tài)床 F T 合成的深度研究；由 A i r Product and C hem ical s 公司和 East m an C hem i cal公司發(fā)展的液相合成甲醇以及 Sasol公司(南非)發(fā)展的漿態(tài)床費托合成過程都是成功使用漿態(tài)床的經(jīng)典范例盡管國內(nèi)外已經(jīng)對漿態(tài)鼓泡床反應(yīng)器的流體力學(xué)進行 了大量研究 ，但由于多相流動過程的復(fù)雜性，對反應(yīng)器 內(nèi)流體力學(xué) 的

8、研究尚處于發(fā)展階段 ，因此有必要對漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)流體力學(xué)行為進行更加詳細深入的研究。第16頁，共20頁。2011年應(yīng)用鼓泡塔式反應(yīng)器生產(chǎn)藏紅花素的研究2012年精對苯二甲酸(PTA)是合成聚對苯二甲酸乙二醇酯的重要原料，隨著國內(nèi)聚酯工業(yè)的高速發(fā)展，PTA產(chǎn)能越來越大。鼓泡塔式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、制造成本低，已成功用于規(guī)?；a(chǎn)的PTA裝置。采用鼓泡塔式反應(yīng)器，對對二甲苯(PX)氧化結(jié)晶生成對苯二甲酸(TA)的工藝過程有著很大的進步和加大了生產(chǎn)量。為股跑塔式反應(yīng)器的進一步研究及工業(yè)化應(yīng)用提供基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)。第17頁，共20頁。 2014 近年來，隨著我國對苯二甲酸(PTA)產(chǎn)能的快速增加，單套PTA裝置的生產(chǎn)能力大幅提高。其中，核心設(shè)備對二甲苯(PX)氧化反應(yīng)器的生產(chǎn)能力越來越大，單套反應(yīng)器