化学反应过程与设备——反应器选择设计和操作（ 第二版） 教学课件 作者 陈炳和许宁 主编 项目二任务八九.pptVIP

尚辅网 尚辅网 任务8　鼓泡塔反应器设计 　　根据化工产品的生产条件和工艺要求进行鼓泡塔反应器的工艺设计。 一、气液相反应动力学基础 (一)气液相反应速率的表示 上式中的反应区域，气液相反应过程有几种选择： (1)选用液相体积，反应速率单位为 (2)选用气液相混合物体积，反应速率单位为 (3)选用单位气液相界面积，反应速率单位为 1.气液相反应的基本特征 (1)宏观上总可以将气液相反应分解成先传质后反应 (2)传质和反应双方互相影响和制约，体现为宏观速率 (3)侧重于研究传质过程如何影响化学反应的转化率、选择性及宏观速率，以求经济、合理地利用气体原料生产化学产品，即着眼于化学反应 2.气液传质理论简述 理论基础：“双膜理论” 3.气液相反应历程 设有二级不可逆气液相反应： 气相组分A与液相组分B之间的反应过程，需要经历以下步骤： (1)气相组分A从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡。 (2)气相组分A从气液相界面扩散入液相，并且在液相内进行化学反应。 (3)液相内的反应产物向浓度梯度下降的方向扩散，气相产物则向界面扩散。 (4)气相产物向气相主体扩散。 动力学控制、扩散控制 气液相反应类型： 瞬间反应 界面反应 二级快速反应 拟一级快速反应 二级中速反应 拟一级中速反应 二级慢速反应 极慢速反应 二、鼓泡塔的传递特性 （一）鼓泡塔的流体力学特性 1.流动状态和气泡特性 工业鼓泡塔反应器通常在两种流动状态下操作，即安静区和湍动区。 2.气泡大小 气泡的大小直接关系到气液传质面积。在同样的空塔气速下，气泡越小，说明分散越好，气液相接触面积就越大。 3.气含率 气含率的含义是气液混合液中气体所占的体积分率 影响气含率的因素主要有设备结构、物性参数和操作条件等。 4.气液比相界面积 气液比相界面积是指单位气液混合鼓泡床层体积内所具有的气泡表面积 5.鼓泡塔内的气体阻力 鼓泡塔内的气体阻力由两部分组成：一是气体分布器阻力，二是床层静压头的阻力 6.返混 鼓泡塔内液相存在返混，所以通常工业鼓泡塔反应器内液相视为理想混合。 （二）鼓泡塔的传质 鼓泡塔反应器内的传质过程中，一般气膜传质阻力较小，可以忽略，而液膜传质阻力的大小决定了传质速率的快慢。 （三）鼓泡塔的传热 鼓泡塔中的传热，通常以三种方式进行： 利用溶剂、液相反应物或产物的汽化带走热量；采用液体循环外冷却器移出反应热；采用夹套、蛇管或列管式冷却器。 三、鼓泡塔反应器计算 鼓泡塔反应器工艺计算的主要内容是气液鼓泡床的体积计算。 对半连续操作的鼓泡塔反应器 ，可归结为反应时间的计算 对连续操作的鼓泡塔反应器体积的计算，归结为鼓泡层高度的确定。 （一）鼓泡塔的经验法计算 1.反应器直径的确定 依据：最佳空塔气速uOG。 2.反应器高度和体积的经验确定 充气液层高度或体积 根据实验或工厂提供的空速、转化率和空时收率等经验数据确定 任务9　填料塔反应器设计 　　根据化工产品的生产条件和工艺要求进行填料塔反应器的工艺设计 。 * 尚辅网 尚辅网 尚辅网 （二）气液相反应宏观动力学 尚辅网 尚辅网 尚辅网 尚辅网 尚辅网 尚辅网 尚辅网 尚辅网