鼓泡塔反應(yīng)器1鼓泡塔反應(yīng)器的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu).PPT

1、1 鼓泡塔反應(yīng)器的發(fā)展動(dòng)態(tài) 2鼓泡塔反應(yīng)器的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)鼓泡塔反應(yīng)器的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu) n 特點(diǎn)： 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(jìn)行反應(yīng)同時(shí)攪動(dòng)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(jiǎn)單、造價(jià)低、易控制、易維修、防腐問(wèn)題易解決，用于高壓時(shí)也無(wú)困難。 鼓泡塔內(nèi)液體返混嚴(yán)重，氣泡易產(chǎn)生聚并，故效率較低。 儲(chǔ)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(yán)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(dá)到高的液相轉(zhuǎn)化率，因此常用多級(jí)彭泡塔串聯(lián)或采用間歇操作方式 3 結(jié)構(gòu)45 塔體： 氣體分

2、布器：使氣體分布均勻，強(qiáng)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(shí)。 蛇管式：熱效應(yīng)較大時(shí)。 外循環(huán)換熱式：熱效應(yīng)較大時(shí)。 4、水平多孔隔板：提高氣體分散度，減少液體縱向循環(huán)。 6鼓泡塔的優(yōu)缺點(diǎn)鼓泡塔的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn):鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、易控制、易維修、防腐問(wèn)題易解決，用于高壓時(shí)也無(wú)困難。缺點(diǎn):鼓泡塔內(nèi)液體返混嚴(yán)重，氣泡易產(chǎn)生聚并，故效率較低7鼓泡塔的分類 工業(yè)所遇到的鼓泡塔反工業(yè)所遇到的鼓泡塔反應(yīng)器，按其結(jié)構(gòu)可分為空應(yīng)器，按其結(jié)構(gòu)可分為空心式、多段式、氣體提升心式、多段式、氣體提升式和液體噴射式。式和液體噴射式。 空

3、心式鼓泡塔（見(jiàn)圖空心式鼓泡塔（見(jiàn)圖1）在）在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用。這工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用。這類反應(yīng)器最適用于緩慢化類反應(yīng)器最適用于緩慢化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)或伴有大量熱學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)或伴有大量熱效應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)。若熱效效應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)。若熱效應(yīng)較大時(shí)，可在塔內(nèi)或塔應(yīng)較大時(shí)，可在塔內(nèi)或塔外裝備熱交換單元外裝備熱交換單元（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖2）。）。 圖圖2 具有塔內(nèi)熱具有塔內(nèi)熱交換單元的鼓泡塔交換單元的鼓泡塔圖圖1 空心式鼓泡塔空心式鼓泡塔1塔體；塔體；2夾套；夾套；3氣體分布器氣體分布器8為克服鼓泡塔中為克服鼓泡塔中的液相返混現(xiàn)象，的液相返混現(xiàn)象，當(dāng)高徑比較大時(shí)，當(dāng)高徑比較大時(shí)，常采用多段鼓泡常采用多段鼓泡塔，以提高反應(yīng)塔

4、，以提高反應(yīng)效果（見(jiàn)圖效果（見(jiàn)圖3）。）。圖圖3多段式氣液多段式氣液 鼓泡塔鼓泡塔9當(dāng)高粘性物系，例如生化工程的發(fā)酵、當(dāng)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(jī)化工環(huán)境工程中活性污泥的處理、有機(jī)化工中催化加氫（含固體催化劑）等情況，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(jiàn)圖常用氣體提升式鼓泡反應(yīng)器（見(jiàn)圖4）或）或液體噴射式鼓泡反應(yīng)器（見(jiàn)圖液體噴射式鼓泡反應(yīng)器（見(jiàn)圖5），此種），此種利用氣體提升和液體噴射形成有規(guī)則的利用氣體提升和液體噴射形成有規(guī)則的循環(huán)流動(dòng)，可以強(qiáng)化反應(yīng)器傳質(zhì)效果，循環(huán)流動(dòng)，可以強(qiáng)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)并

5、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。它具有徑向氣稱為環(huán)流式鼓泡反應(yīng)器。它具有徑向氣液流動(dòng)速度均勻、軸向彌散系數(shù)較低，液流動(dòng)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(diǎn)。調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。圖圖4氣體提升式氣體提升式 鼓泡反應(yīng)器鼓泡反應(yīng)器10圖圖5液體噴射式液體噴射式 鼓泡反應(yīng)器鼓泡反應(yīng)器或或 液體噴射式鼓泡反應(yīng)器液體噴射式鼓泡反應(yīng)器（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖5），）， 此種利用氣體提升和液體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(dòng)，噴射形成有規(guī)則的循環(huán)流動(dòng)，可以強(qiáng)化反應(yīng)器傳質(zhì)效果，可以強(qiáng)化反應(yīng)器傳質(zhì)效果，并有利于固體催化劑的懸浮。

6、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(dòng)應(yīng)器。它具有徑向氣液流動(dòng)速度均勻、軸向彌散系數(shù)較速度均勻、軸向彌散系數(shù)較低，傳熱、傳質(zhì)系數(shù)較大，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(diǎn)。液體循環(huán)速度可調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。11鼓泡塔反應(yīng)器的歷史動(dòng)態(tài) 自1971年來(lái)，千代田開發(fā)出了第一個(gè)脫硫工藝，千代田公司繼續(xù)改進(jìn)和發(fā)展這項(xiàng)技術(shù),于1976年開發(fā)出了更為先進(jìn)的工藝，這項(xiàng)先進(jìn)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(gè)必不可少的工藝過(guò)程合并到一個(gè)單獨(dú)的氣相-液相-固相反應(yīng)器中進(jìn)行。這個(gè)反應(yīng)器就叫做鼓泡式反應(yīng)器(JBR)。12 20世紀(jì)70年

7、代以后，有關(guān)鼓泡塔的研究日益活躍，除標(biāo)準(zhǔn)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(jiàn)，在鼓泡塔中，氣液兩相基本呈并流和逆流兩種。13141987年處理廢水 這些處理廢水的方法是在鼓泡塔式(Bubble COlumns簡(jiǎn)稱BC) 生物反應(yīng)器基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。 這些方法都還有望進(jìn)一步提高其處理效率 如增強(qiáng)流體流動(dòng) 強(qiáng)化氣液傳質(zhì)便是一個(gè)行之有效的方法。 其中氣升式循環(huán)生物反應(yīng)器(Airlift LOOp 簡(jiǎn)稱AL) 生物反應(yīng)器用有機(jī)玻璃管制作, 直徑18Omm,高5OOmm, 中間有一個(gè)可拆卸的直徑為

8、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)1516 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(jiǎn)單、持液量大、溫度梯度小、固相能在線加載以及操作成本低等優(yōu)點(diǎn)。最初是由R hei nprussen 和 K oppers 于 1955 年建起 了漿態(tài)床試驗(yàn)裝置 ，用于嘗試將三相漿態(tài)床反應(yīng)器來(lái)代 替固定床 ；K ol bel和 R al ek等在 1950 到 1980 年期間完成了對(duì)漿態(tài)床 F T 合成的深度研究；由 A

9、 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(fèi)托合成過(guò)程都是成功使用漿態(tài)床的經(jīng)典范例 盡管國(guó)內(nèi)外已經(jīng)對(duì)漿態(tài)鼓泡床反應(yīng)器的流體力學(xué)進(jìn)行 了大量研究 ，但由于多相流動(dòng)過(guò)程的復(fù)雜性，對(duì)反應(yīng)器 內(nèi)流體力學(xué) 的研究尚處于發(fā)展階段 ，因此有必要對(duì)漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)流體力學(xué)行為進(jìn)行更加詳細(xì)深入的研究。17 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(duì)苯二甲酸(PTA)是合成聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的重要原料，隨著國(guó)內(nèi)聚酯工業(yè)的高速發(fā)展，PTA產(chǎn)能越來(lái)越大。鼓泡塔式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、制造成本低，已成功用于規(guī)模化生產(chǎn)的PTA裝置。采用鼓泡塔式反應(yīng)器，對(duì)對(duì)二甲苯(PX)氧化結(jié)晶生成對(duì)苯二甲酸(TA)的工藝過(guò)程有著很大的進(jìn)步和加大了生產(chǎn)量。為股跑塔式反應(yīng)器的進(jìn)一步研究及工業(yè)化應(yīng)用提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。18 2014 近年來(lái)，隨著我國(guó)對(duì)苯二甲酸(PTA)產(chǎn)能的快速增加，單套PTA裝置的