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1、鼓泡塔反應器綜述摘要：本文在調(diào)研的基礎(chǔ)上，對化工生產(chǎn)中常用的鼓泡塔反應器進行綜合敘述。從鼓泡塔的基本概念、起源發(fā)展、結(jié)構(gòu)、流體力學特性、傳質(zhì)和傳熱、簡化模型、設(shè)計及應用等方面進行綜述，以便于更好的利用和開發(fā)。Abstract:inthispaper,onthebasisofinvestigation,thechemicalproductioninthebubblecolumnreactorforacomprehensivedescription.Summarizeonbasicconcept,theoriginan
2、ddevelopmentofbubblingtower,structure,hydrodynamics,masstransferandheattransfer,asimplifiedmodel,designandapplication,touseanddevelopbetter.前言用于進行化學反應的設(shè)備稱為化學反應器，簡稱反應器?；どa(chǎn)中所用的反應器內(nèi)部進行的是伴有傳質(zhì)、傳熱和物質(zhì)流動的化學反應過程，結(jié)構(gòu)復雜，有時也稱為工業(yè)反應器。按其結(jié)構(gòu)特征來分，可分為管式反應器、釜式反應器和塔式反應器;按操作方法來分，可分
3、為間歇、連續(xù)和半間歇反應器;按物料相態(tài)來分，可分為均相反應器和非均相反應器，均相反應器又有氣相和液相兩類，非均相反應器又分為氣—液、氣—固、液—液、液—固、氣—液—固等反應器。按固體顆粒(固體顆?？梢允欠磻?，也可以是催化劑)狀態(tài)來分，可分為固定床反應器、移動床反應器、流化床反應器等。另外，還有一些分類方法，如按反應器內(nèi)溫度分布分類，可分為等溫和非等溫反應器;按反應器和外部之間換熱來分，可分為絕熱反應器和非絕熱反應器等?；瘜W反應器是化工裝置的重要設(shè)備之一，其設(shè)計是否科學、合理，其運行是否安全、可靠，直接關(guān)系到整套裝
4、置的安全性和經(jīng)濟效益。反應設(shè)備雖然種類繁多,但對其要求是共同的主要有以下幾點:①技術(shù)指標先進,即轉(zhuǎn)化效率高處理量大,能耗低;②使用方便,操作穩(wěn)定,容易調(diào)節(jié),易于清理和檢修;③結(jié)構(gòu)簡單,節(jié)省材料,造價低廉,制造安裝方便。了解化學反應器發(fā)展的現(xiàn)狀，進一步研究和開發(fā)新型實用的化學反應器具有重要的現(xiàn)實意義。本文就鼓泡塔反應器的概念、起源與發(fā)展、結(jié)構(gòu)、流體力學、應用范圍等進行綜述，以便于更好的利用和開發(fā)。151鼓泡塔的概念鼓泡塔(BubbleColumnReactor)是在塔體下部裝上分布器，將氣體分散在液體中進行傳質(zhì)、傳熱
5、的一種塔式反應器。以其結(jié)構(gòu)簡單、無機械傳動部件、易密封、傳熱效率高、操作穩(wěn)定、操作費用低等優(yōu)點,被廣泛應用于加氫、脫硫、烴類氧化、烴類鹵化、費-托合成、廢氣和廢水處理、煤的液化及菌種培養(yǎng)等工業(yè)過程。特點：氣相高度分散于液相中，具有大的液體持有量和相際接觸面，傳質(zhì)和傳熱效率高，適用于緩慢化學反應和高度放熱的情況；結(jié)構(gòu)簡單，操作穩(wěn)定，投資和維修費用低缺點：液相有較大的返混，氣相有較大的壓降。2鼓泡塔的發(fā)展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
6、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。153鼓泡塔的結(jié)構(gòu)3.1簡單鼓泡塔的基本結(jié)構(gòu)圖2簡單鼓泡塔1-塔體；2-夾套；3-氣體分布器；4-塔體；5-擋板；6-塔外換熱器；7-液體捕集器；8-擴大段主要由塔體和氣體分布器組成。塔體可安裝夾套或其它型式換熱器或設(shè)有擴大段、液滴捕集器等；塔內(nèi)液體層中可放置填料；塔內(nèi)可安置水平多孔隔板以提高氣體分散程度和減少液體返混。簡單鼓泡塔內(nèi)液相可近似視為理想混合流型，氣相可近似視為理想置換流型。最佳
7、空塔氣速應滿足兩個條件：（1）保證反應過程的最佳選擇性；(2）保證反應器體積最小。影響傳質(zhì)的因素：當氣體空塔氣速低于0.05m/s時，氣體分布器的結(jié)構(gòu)就決定了氣體的分散狀況、氣泡的大小，進而決定了氣含率和液相傳質(zhì)系數(shù)的大小。 當氣體空塔氣速大于0.1m/s時，氣體分布器的結(jié)構(gòu)無關(guān)緊要。此時的氣泡是靠氣流與液體間的沖擊和摩擦而形成，氣泡大小及其分布狀況主要取決于氣體空塔氣速。153.2氣體升液式鼓泡塔圖3氣體升液式鼓泡塔1-筒體；2-氣升管；3-氣體分布器塔內(nèi)裝有氣升管，引起液體形成有規(guī)則的循環(huán)流動，可以強化反應器
8、傳質(zhì)效果，并有利于固體催化劑的懸浮。適用于高粘性物系。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等特點：在這種鼓泡塔中氣流的攪動比簡單鼓泡塔激烈得多。簡單鼓泡塔中氣體空塔速度不超過1m/s，氣體升液式鼓泡塔中氣升鼓泡管內(nèi)氣體空管速度可高達2m/s，換算至全塔截面的空塔氣速可達1m/s，其液體循環(huán)速度可達1～2m/s。153.3空心式圖
