氣液相反应器基本类型与结构.docVIP

6.1.2 气液相反应器基本类型与结构 1.气液相反应器的基本类型 　　气液相反应器按气液相接触形态可分为： 　　（1）气体以气泡形态分散在液相中的鼓泡塔反应器、搅拌鼓泡釜式反应器和板式反应器； 　　（2）液体以液滴状分散在气相中的喷雾、喷射和文氏反应器等； 　　（3）液体以膜状运动与气相进行接触的填料塔反应器和降膜反应器等。 (a)　　　　(b)　　　　(c)　　　　(d)　　　(e)　　　(f)　　　　　　　(g) 气液相反应器的主要类型示意图 (a)填料塔反应器；（b）板式塔反应器；（c）降膜反应器；（d）喷雾塔反应器；（e）鼓泡塔反应器；（f）搅拌鼓泡釜式反应器；（g）喷射或文氏反应器 2.气液相反应器的特点 (1)鼓泡塔反应器（图片） 　　特点：a.气相既与液相接触进行反应同时搅动液体以增加传质速率； 　　　　　b.鼓泡塔反应器结构简单、造价低、易控制、易维修、防腐问题易解决，用于高压时也无困难。 　　　　　c.鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。 　　应用：这类反应器适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。 (2)填料塔反应器（图片） 　　特点：a.液体沿填料表面下流，在填料表面形成液膜而与气相接触进行反应，故液相主体量较少。 　　　　　b.填料塔反应器气体压降很小，液体返混极小，是一种比较好的气液相反应器。 　　应用：适用于瞬间、界面和快速反应。 （3）板式塔反应器（图片） 　　特点:a.板式塔反应器中的液体是连续相而气体是分散相，借助于气相通过塔板分散成小气泡而与板上液体相接触进行化学反应； 　　　　　b.能在单塔中直接获得极高的液相转化率； 　　　　　c.板式塔反应器的气液传质系数较大，可以在板上安置冷却或加热元件，以适应维持所需温度的要求； 　　　　　d.但是板式塔反应器具有气相流动压降较大和传质表面较小等缺点。 　　应用：板式塔反应器适用于快速及中速反应。 (4)膜反应器（图片） 　　特点：a.通常借助管内的流动液膜进行气液反应，管外使用载热流体导入或导出反应热。 　　　　　b.降膜反应器还具有压降小和无轴向返混的优点。 　　　　　c.由于降膜反应器中液体停留时间很短， 　　　　　d.降膜管的安装垂直度要求较高，液体成膜和均匀分布是降膜反应器的关键，工程使用时必须注意。 　　应用：降膜反应器可用于瞬间、界面和快速反应，它特别适用于较大热效应的气液反应过程；不适用于慢反应；也不适用于处理含固体物质或能析出固体物质及粘性很大的液体。 （5）喷雾塔反应器（图片） 　　特点：a.液体以细小液滴的方式分散于气体中，气体为连续相，液体为分散相， 　　　　　b.具有相接触面积大和气相压降小等优点。 　　　　　c.具有持液量小和液侧传质系数过小，气相和液相返混较为严重的缺点。 　　应用：适用于瞬间、界面和快速反应，也适用于生成固体的反应。 （6）搅拌鼓泡釜式反应器（图片） 　　特点：a.反应器内气体能较好地分散成细小的气泡，增大气液接触面积。 　　　　　b.反应器内液体流动接近全混流，同时能耗较高。 　　应用：搅拌釜式反应器适用于慢反应，尤其对高粘性的非牛顿型液体更为适用。 (7)高速湍动反应器（图片） 　　喷射反应器、文氏反应器等属于高速湍动接触设备。 　　特点：气膜传递过程的速率大，因而获得很高的反应速率。 　　应用：它们适用于瞬间反应。 几种常用的气液相反应器的特性参数。 型式 反应器 液含率 低持液量 填料塔 1200 100 0.08 板式塔 1000 150 0.15 喷淋塔 1200 60 0.05 高存液量 鼓泡塔 20 20 0.98 搅拌釜 200 200 0.90 3、工业生产对气液相反应器的选用要求 (1)具备较高的生产能力 　　在一般情况下，当气液相反应过程的目的是用于生产化工产品时，应考虑选用填料塔；如果反应速率极快可以选用填料塔和喷雾塔；如果反应速率极快，同时热效应又很大，可以考虑选用膜式塔；如果反应速率极快而处于气膜控制时，以选用喷射和文氏反应器等高速湍动的反应器为宜；如果反应速率为快速或中速时，宜选用板式塔；对于要求在反应器内能处理大量液体而不要求较大相界面积的动力学控制过程，以选用鼓泡塔和搅拌釜式反应器为宜；对于要求有悬浮均匀的固体粒子催化剂存在的气液相反应过程，一般选用搅拌釜式反应器。 (2）有利于反应选择性的提高 　　反应器的选型应有利于抑制副反应的发生。如平行反应中副反应较主反应为慢，则可采用持液量较少的设备，以抑制液相主体进行缓慢的副反应的发生；如副反应为连串反应，则应采用液相返混较少的设备（如填料塔）进行反应，或采用半间歇（液体间歇加入和取出）反应器。 (3）有利于降低能量消耗 　　反应器的选型应考虑能量综合利用并