《反應(yīng)器操作與控制》教學課件-05塔式反應(yīng)器操作與控制

項目五塔式反應(yīng)器操作與控制反應(yīng)器操作與控制01認識塔式反應(yīng)器任務(wù)知識鏈接塔反應(yīng)器除了廣泛應(yīng)用于精餾、吸收等物理過程外，也可以作用反應(yīng)器用于氣液相非均相反應(yīng)。塔式反應(yīng)器的外形呈圓筒狀，高度一般為直徑的數(shù)倍以至十幾倍，內(nèi)部常設(shè)有填料、篩板等構(gòu)件，用來增大反應(yīng)混合物相際間的傳質(zhì)面積。應(yīng)用較廣泛的作為反應(yīng)器的塔設(shè)備有鼓泡塔、填料塔等。知識點一氣-液相反應(yīng)器一.氣-液相反應(yīng)器定義氣液相反應(yīng)過程是指一個反應(yīng)物在氣相，另一個反應(yīng)物在液相，氣液相反應(yīng)物需進入液相才能反應(yīng)或兩個反應(yīng)物都在氣相，但需進入液相與液相催化劑接觸才能反應(yīng)知識點一氣-液相反應(yīng)器二、氣液相反應(yīng)器的基本類型和特點知識點二鼓泡塔反應(yīng)器一、 鼓泡塔反應(yīng)器分類與應(yīng)用知識點二鼓泡塔反應(yīng)器一、 鼓泡塔反應(yīng)器分類與應(yīng)用知識點二鼓泡塔反應(yīng)器一、 鼓泡塔反應(yīng)器分類與應(yīng)用知識點二鼓泡塔反應(yīng)器二、鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)1.塔底部的氣體分布器使氣體均勻地分布在液層中。分布器鼓氣管端的直徑大小，要使鼓出來的氣體泡小，使液相層中含氣率增加，液層內(nèi)攪動激烈，有利于氣液相傳質(zhì)過程，知識點二鼓泡塔反應(yīng)器二、鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)2.塔筒體部分主要是氣液鼓泡層，是反應(yīng)物進行化學反應(yīng)和物質(zhì)傳遞的氣液層。如果需要加熱或冷卻時，可在簡體外部加上夾套，或在氣液層中加上蛇管均可。3.氣液分離器塔頂?shù)臄U大部分內(nèi)裝液滴捕集裝置，以分離從塔頂出來氣體中夾帶的液滴，達到凈化氣體和回收反應(yīng)液的作用。知識點二鼓泡塔反應(yīng)器三、鼓泡塔反應(yīng)器中的流動特性安靜鼓泡區(qū)當表觀氣速低于0.05m/s時，常處于此種安靜鼓泡區(qū)域，此時，氣泡呈分散狀態(tài)，氣泡大小均勻，進行有秩序的鼓泡，目測液體攪動微弱。湍流鼓泡區(qū)在較高的表觀氣速下，安靜鼓泡狀態(tài)不再能維持。此時部分氣泡凝聚成大氣泡，塔內(nèi)氣液劇烈無定向攪動，呈現(xiàn)極大的液相返混。氣體以大氣泡和小氣泡兩種形態(tài)與液體相接觸，大氣泡上升速度較快，停留時間較短，小氣泡上升速度較慢，停留時間較長，形成不均勻接觸的狀態(tài)，稱為湍流鼓池區(qū)。栓塞氣泡流動區(qū)在小直徑氣泡塔中，較高表觀氣速下會出現(xiàn)栓塞氣泡流動狀態(tài)。這是由于大氣泡直徑被鼓泡塔的器壁所限制，實驗觀察到栓塞氣泡流發(fā)生在小直徑直至0.15m直徑的鼓泡塔中。知識點二鼓泡塔反應(yīng)器三、鼓泡塔反應(yīng)器中的流動特性知識點二鼓泡塔反應(yīng)器四、鼓泡塔反應(yīng)器的優(yōu)缺點優(yōu)點氣體以小的氣泡形式均勻分布，連續(xù)不斷地通過氣液反應(yīng)層，保證了氣、液接觸面，使氣、液充分混合，反應(yīng)良好。結(jié)構(gòu)簡單，容易清理，操作穩(wěn)定，投資和維修費用低。鼓泡塔反應(yīng)器具有極高的儲液量和相際接觸面積，傳質(zhì)和傳熱效率較高，適用于緩慢化學反應(yīng)和高度放熱的情況。

在塔的內(nèi)、外都可以安裝換熱裝置。和填料塔相比較，鼓泡塔能處理懸浮液體。知識點二鼓泡塔反應(yīng)器四、鼓泡塔反應(yīng)器的優(yōu)缺點缺點為了保證氣體沿截面的均勻分布，鼓泡塔的直徑不宜過大，一般在2~3m以內(nèi)。鼓泡塔反應(yīng)器液相軸向返混很嚴重，在不太大的高徑比情況下，可認為液相處于理想混合狀態(tài)，因此較難在單-連續(xù)反應(yīng)器中達到較高的液相轉(zhuǎn)化率。鼓泡塔反應(yīng)器在鼓泡時所耗壓降較大知識點二填料塔反應(yīng)器學習檢測一、選擇題1.化工生產(chǎn)上，用于均相反應(yīng)過程的化學反應(yīng)器主要有（）。A、釜式、管式 B、鼓泡塔式C、固定床 D、流化床 E、移動床2.環(huán)氧乙烷水合生產(chǎn)乙二醇常用下列哪種形式的反應(yīng)器（）A、管式 B、釜式 C、鼓泡塔 D、固定床3.各種類型反應(yīng)器采用的 傳熱裝置中，描述錯誤的是()A、間歇操作反應(yīng)釜的傳熱裝置主要是夾套和蛇管，大型反應(yīng)釜傳熱要求較高時，可在釜內(nèi)安裝列管式換熱器B、對外換熱式固定床反應(yīng)器的傳熱裝置主要是列管式結(jié)構(gòu)C、鼓泡塔反應(yīng)器中進行的放熱應(yīng)，必需設(shè)置如夾套、蛇管、列管式冷卻器等塔內(nèi)換熱裝置或設(shè)置塔外換熱器進行換熱 D、同樣反應(yīng)所需的換熱裝置，傳熱溫差相同時，流化床所需換熱裝置的換熱面積一定小于固定床換熱器學習檢測一、判斷題1.氣液相反應(yīng)器按氣液相接觸形態(tài)分類時，氣體以氣泡形式分散在液相中的反應(yīng)器形式有鼓泡塔反應(yīng)器、攪拌鼓泡釜式反應(yīng)器和填料塔反應(yīng)器等。2．鼓泡塔內(nèi)氣體為連續(xù)相，液體為分散相，液體返混程度較大。3．苯烴化制乙苯，乙醛氧化合成醋酸，乙烯直接氧化生產(chǎn)乙醛都可選用鼓泡塔反應(yīng)器。4.鼓泡塔反應(yīng)器和釜式反應(yīng)器一樣，既可要連續(xù)操作，也可以間歇操作。02鼓泡塔反應(yīng)器仿真操作任務(wù)知識點一生產(chǎn)方法及工藝路線一、生產(chǎn)方法及反應(yīng)機理

乙醛首先與空氣或氧氣氧化成過氧醋酸，而過氧醋酸很不穩(wěn)定，在醋酸錳的催化下發(fā)生分解，同時使另一分子的乙醛氧化，生成二分子乙酸。氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)。CH3CHO+O2→CH3COOOHCH3COOOH+CH3CHO→2CH3COOH總的化學反應(yīng)方程式為：CH3CHO+1/2O2→CH3COOH+292.0kj/mol。知識點一生產(chǎn)方法及工藝路線二、工藝流程簡述知識點二工藝技術(shù)指標一、控制指標序號名稱儀表信號單位控制指標1T101壓力PIC109A/BMPa0.19

0.012T102壓力PIC112A/BMpa0.1

0.023T101底溫度TI103A℃77

14T101中溫度TI103B℃73

25T101上部液相溫度TI103C℃68

36T101氣相溫度TI103E℃與上部液相溫差大于13℃7E102出口溫度TIC104A/B℃60

28T102底溫度TI106A℃83

29T102溫度TI106B℃85～7010T102溫度TI106C℃85～70知識點二工藝技術(shù)指標一、控制指標序號名稱儀表信號單位控制指標11T102溫度TI106D℃85～7012T102溫度TI106E℃85～7013T102溫度TI106F℃85～7014T102溫度TI106G℃85～7015T102氣相溫度TI106H℃與上部液相溫差大于15℃16T101液位LIC101%35

1517T102液位LIC102%35

1518T101加氮量FIC101M3/H150

5019T102加氮量FIC105M3/H75

25知識點二工藝技術(shù)指標二、分析項目序號名稱位號單位控制指標1T101出料含醋酸AIAS102%92～952T101出料含醛AIAS103%<43T102出料含醋酸AIAS104%>974T102出料含醛AIAS107%<0.35T101尾氣含氧AIAS101A、B、C%<56T102尾氣含氧AIAS105%<57T103中含醋酸AIAS106%<80知識點三崗位操作法知識點三崗位操作法知識點三崗位操作法知識點三崗位操作法知識點三崗位操作法學習檢測1. 簡述乙醛氧化制乙酸的反應(yīng)原理（要求文字描述、化學反應(yīng)方程式、標注反應(yīng)條件）2. 乙醛氧化制乙酸反應(yīng)器采用塔式反應(yīng)器的理由是什么？3. 乙醛氧化制乙酸反應(yīng)采用液相反應(yīng)的理由是什么？4. 乙醛氧化制醋酸開車準備采用醋酸酸洗整個裝置的理由是什么？5. 簡述氧化過程設(shè)置T301塔的作用。6. 用方框圖描述酸循環(huán)路徑。7. 乙醛氧化制醋酸第一氧化塔和第二氧化塔溫度控制方案有何不同，為什么？學習檢測8. 乙醛氧化產(chǎn)物主要有哪幾種？高沸塔和低沸塔的塔頂、塔底