鼓泡反应器是以液相为连续相,气相为分散相的气液反应器。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,其中鼓泡塔应用很广。工作原理:液体分批加入,气体连续通入的称为半连续操作鼓泡塔。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。鼓泡塔多为空塔,一般在塔内设有挡板,以减少液体返混;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。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。气体鼓泡通过含有反应物或催化剂的液层以实现气液相反应过程的反应器。液体以液滴状分散在气相中的喷雾反应器、喷射反应器和文氏反应器等;鼓泡反应塔装置原理
工业中所遇到的鼓泡反应器,按其结构可以分为:空心式、多段式、气提式和液体喷射式。空心式鼓泡塔在工业上有普遍的应用。这类反应器很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。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。高粘性物系常采用气体提升式鼓泡塔或液体喷射式鼓泡塔反应器。例如:生化工程的发酵、环境工程中活性污泥的处理、有机化工中催化加氢等情况。连云港鼓泡塔生产厂家为了降低鼓泡塔的返混,人们对鼓泡塔结构进行了各种改进,但基本都采用在塔内设置内构件的方法。
栓塞气泡流动区:在小直径气泡塔中,较高表观气速下会出现栓塞气泡流动状态。这是由于大气泡直径被鼓泡反应器的器壁所限制。鼓泡塔中液体流动状态图中,三个流动区域的交界线是比较模糊的,这是由于气体分布器的形式、液体的物理化学性质和液相的流速一定程度影响了流动区域的转移。工业鼓泡塔的操作一般情况是处于安静区和湍流区两种流动状态中,一般应该保持在均匀流动的安静区才合理的。气液反应过程是伴有化学反应的传递过程,虽然气液反应理论有了很大发展,对于工业生产设备的选型和过程强化起指导作用。但是让不能定量地设计气液反应器设备,故鼓泡塔反应器体积的确定仍然使用经验法。
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。气体鼓泡通过含有反应物或催化剂的液层以实现气液相反应过程的反应器。主要形式①鼓泡塔气体从塔底向上经分布器以气泡形式通过液层,气相中的反应物溶入液相并进行反应,气泡的搅拌作用可使液相充分混合。鼓泡塔结构简单,没有运动部件,适用于高压反应或腐蚀性物系。②鼓泡搅拌釜又称通气搅拌釜,利用机械搅拌使气体分散进入液流以实现质量传递和化学反应。鼓泡塔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。
鼓泡塔反应器广泛应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。例如,各种有机化合物的氧化反应、各种石蜡和芳烃的氯化反应、各种生物化学反应、污水处理曝气氧化和氨水碳化生成固体碳酸氢铵等反应,都采用这种鼓泡塔反应器。鼓泡塔反应器在实际应用中具有以下优点:1、气体以小的气泡形式均匀分布,连续不断地通过气液反应层,保证了气、液接触面,使气、液充分混合,反应良好。2、结构简单,容易清理,操作稳定,投资和维修费用低。为了改善鼓泡反应器的流动状态,通常采用的解决办法是在塔内径向安装多块挡板或筛板。鼓泡反应塔装置的结构
空心式鼓泡塔在工业上有普遍的应用。鼓泡反应塔装置原理
在较小的表观气速下,气体以均匀的小气泡形式分散在液相中,反应器内呈现出安静鼓泡流状态;随着气速不断增大,床层内部产生少量大气泡,气液固之间的相互作用逐渐增大,导致床层局部发生湍动现象,此时反应器内处于脉冲流状态;随着气速的继续増大,床层内气液固三相之间产生强烈的相互作用,气泡之间不断聚合和破裂,导致床层中呈现出剧烈的液体湍动和局部液相循环现象,此时反应器内部处于喷射流状态。流型转变主要受到气体流速的影响;而只有在中等液速条件下,液速的变化才会对反应器内流型产生比较明显的影响;另外,在相同的实验条件下小颗粒床层中的流型更容易发生转变。鼓泡反应塔装置原理
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