反应器-3气液相反应器的选择参考ppt课件.ppt
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1、LOGO,气液相反应器的选择,?,概述,气液相反应的基本类型,在反应过程中至少有一种反应物在气相,另一,些物质在液相,气相中的反应物必须传递到液相,中,然后在液相中发生化学反应,这种类型的反,应称气液相反应。,?,应用:,?,气体的净化和分离,?,生产化工产品,气液相反应的特殊性,?,在气液相反应体系中,气相往往是反应物,而液,相则可能有几种情况:,?,1,、液相也是反应物,?,2,、液相是催化剂,?,3,、液相中既有反应物又有催化剂,?,气液相反应的工业应用,工业反应,工业应用举例,有机物氧化,链状烷烃氧化成酸;对二甲苯氧化生产对苯二甲酸;环已烷,氧化生产环已酮;乙醛氧化生产醋酸;乙烯氧化生
2、产乙醛,有机物氯化,苯氯化为氯化苯;十二烷烃的氯化;甲苯氯化为氯化甲苯;,乙烯氯化,有机物加氢,烯烃加氢;脂肪酸酯加氢,其他有机反应,甲醇羟基化为醋酸;异丁烯被硫酸所吸收;醇被三氧化硫硫,酸盐化;烯烃在有机溶剂中聚合,酸性气体的吸收,SO,3,被硫酸所吸收;,NO,2,被稀硝酸所吸收;,CO,2,和,H,2,S,被碱性,溶液所吸收;,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:,?,气体以气泡形态分散在液相中(鼓泡塔反应器、,搅拌鼓泡釜式反应器和板式反应器),?,液体以液滴状分散在气相中(喷雾、喷射和文氏,反应器),?,液体以膜状运动与气相进行接触(填料塔反应器,和降膜反应器)
3、,?,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。,鼓泡塔反应器,填料塔反应器,?,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。,板式塔反应器,
4、?,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。,膜式反应器,?,膜反应器,?,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
5、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。,喷雾塔反应器,?,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。,搅
6、拌釜式反应器,搅拌鼓泡釜式反应器,?,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。,气液相反应器的选型,?,若是传质控制应选择气液接触面积大、持液量较,小的反应器;,?,若是化学反应控制则应选择持液量大的反应器;,?,反应极快热效应又很大,对传热的要求高时刻选,择膜式塔;,?,当液体的处理量大、反应较慢、换热要求较高时,刻选用鼓泡塔,;,?,当有悬浮固体催化剂颗粒时可选用搅拌釜式反应,器,此时为气液固三相,称做於浆反应器,?,用于化学吸收时可选用填料塔和喷雾塔,这
7、种场,合气体浓度比较低,对处理后尾气要求不严格;,?,当用于生产化学品时,反应若极快(瞬时反应),,由传质控制,可选用填料塔和喷雾塔,它们的相,界面积大、持液量低;,?,对快反应和中速反应可选用板式塔和鼓泡塔,这,两种反应器的持液量都比较大;,鼓泡塔反应器的基本结构,简单鼓泡塔,1-,塔体;,2-,夹套;,3-,气体分布器;,4-,塔体;,5-,挡板;,6-,塔外换热器;,7-,液体捕集器;,8-,扩大段,?,1,、塔体:,?,2,、气体分布器:使气体分布均匀,强化传热、传,质。是气液相鼓泡塔的关键设备之一。,?,型式:多孔板,?,喷嘴,?,多孔管等,?,3,、换热装置:,?,夹套式:热效应不
8、大时。,?,蛇管式:热效应较大时。,?,外循环换热式:热效应较大时。,?,4,、水平多孔隔板:,?,提高气体分散度,减少液体纵向循环。,气体升液式鼓泡塔,1-,筒体;,2-,气升管;,3-,气体分布器,?,塔内装有气升管,引起液体形成有规则的循环流,动,可以强化反应器传质效果,并有利于固体催,化剂的悬浮。,?,特点:在这种鼓泡塔中气流的搅动比简单鼓,泡塔激烈得多。,填料塔,?,填料塔的结构与特点,?,填料的类型,?,填料塔的内件,填料塔的结构与特点,?,1.,填料塔的结构,?,填料层:提供气液接触的场所。,?,液体分布器:均匀分布液体,以避免发生沟流,现象。,?,液体再分布器:避免壁流现象发生
9、。,?,支撑板:支撑填料层,使气体均匀分布。,?,除沫器:防止塔顶气体出口处夹带液体,。,?,壁流:,?,当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中,的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种,现象称为壁流。,?,壁流效应的后果:,?,造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质,效率下降。,?,解决办法:,?,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分,布装置。,填料塔结构图,?,气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一,般不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连,续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相,密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液,传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常
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