第四章_塔式反应器

1、精细化工教研室 精细化工教研室 精细化工教研室 411 塔式反应器特点及应用塔式反应器特点及应用 (1)填料塔填料塔 结构简单，耐腐蚀，适用于快速和瞬间反应过程，轴向返结构简单，耐腐蚀，适用于快速和瞬间反应过程，轴向返 混可忽略。能获得较大的液相转化率。由于气相流动压降小，降低了混可忽略。能获得较大的液相转化率。由于气相流动压降小，降低了 操作费用，特别适宜于低压和介质具腐蚀性的操作。但液体在填料床操作费用，特别适宜于低压和介质具腐蚀性的操作。但液体在填料床 层中停留时间短，不能满足慢反应的要求，且存在壁流和液体分布不层中停留时间短，不能满足慢反应的要求，且存在壁流和液体分布不 均等问题，其生

2、产能力低于板式塔。均等问题，其生产能力低于板式塔。 填料塔要求填料比表面大、空隙率高、耐蚀性强及强度和润湿等性能填料塔要求填料比表面大、空隙率高、耐蚀性强及强度和润湿等性能 优良。常用的填料有拉西环、鲍尔环、矩鞍等，材质有陶瓷、不锈钢、优良。常用的填料有拉西环、鲍尔环、矩鞍等，材质有陶瓷、不锈钢、 石墨和塑料。石墨和塑料。 (2)板式塔板式塔 适于快速和中速反应过程。具有逐板操作的特点，各板上适于快速和中速反应过程。具有逐板操作的特点，各板上 维持相当的液量、以进行气液相反应。由于采用多板，可将轴向返混维持相当的液量、以进行气液相反应。由于采用多板，可将轴向返混 降到最低，并可采用最小的液流速

3、率进行操作，从而获得极高的液相降到最低，并可采用最小的液流速率进行操作，从而获得极高的液相 转化率。气液剧烈接触，气液相界面传质和传热系数大，是强化传质转化率。气液剧烈接触，气液相界面传质和传热系数大，是强化传质 过程的塔型，因此适用于传质过程控制的化学反应过程。板间可设置过程的塔型，因此适用于传质过程控制的化学反应过程。板间可设置 传热构件，以移出和移入热量。但反应器结构复杂，气相流动压降大，传热构件，以移出和移入热量。但反应器结构复杂，气相流动压降大， 且塔板需用耐腐蚀性材料制作，因此大多用于加压操作过程。且塔板需用耐腐蚀性材料制作，因此大多用于加压操作过程。 精细化工教研室 精细化工教研

4、室 附属装置的设计对反应器的操作和效率有重要的 影响。如填料吸收反应器中的物料，气液分布不 匀，会严重影响反应吸收效率；支承板设计不合 理，会造成局部液泛等；液体喷淋装置影响塔内 填料的有效利用，影响液体对气体反应吸收能力 的充分发挥和液相转化率的提高等。 (1)液体喷淋装置 喷淋装置有单管喷洒、莲蓬 式喷洒、多孔管喷洒、盘式喷洒等多种型式。其 中多孔管分布器见图4.1。 单管喷洒和莲蓬式喷洒适用于直径小于0.6m 的塔。对于大型塔，宜采用多孔管喷淋和肋式喷 洒。多孔管喷洒装置的结构简单、质量小，能在 大面积上分布均匀。为保证小孔能以同速喷洒液 体，在多孔管内，液体流速不能过大，一般在喷 洒孔

5、流速的12以下。一般小孔直径为3 10mm，每平方米塔截面上布60100个喷洒孔。 盘式喷洒装置的筛孔上保持50200mm高的液 层。 精细化工教研室 LG G uK 精细化工教研室 i AGAAGAAAA kppadGdYKppHadH AAL GdYLdX * i ALAALAALALAL kCCaKCCaddHHLdX 2 2 2 2 U t tAAAA UAAUA A UU t tt A A ttA A A A tA pp pG dp ppp dppdpp dpp dpp GdYGdGG pp pp Gdppdp G p p ppp U t p GG p U T C LL C 2 AL

6、T TA TL AL AL A L C dC L CC C d dC LL X C 同理 A A U p Y p AL AL U C X C 精细化工教研室 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 * 2 2 0 * 2 * * A A A A A L A A L AL A AL L L A A p A t p AGtAAA C AL T C p A p AGtAAA C A p A t p AGtAAAi C AL T C ALTAL ALTAL AiA AA L C AL L H A L TALAL dp Gp ka pppp d dp Gp Ka pppp dC LC Ka

7、CC dp G Ka dC L Ka CCCC C LC k a CCC pp C C HdH pp C 1 2 1 2 * * AL AL A A p A p tAGAA C AL C TAL AAL dCLdpG p KappaCC H C K 精细化工教研室 反应式为：A(g)+bB(l) 产品 A AA LdX GdYr adH b 11 1 1 1 1 AABB AA UU BB UU L G YYXX b pp G pp CCL bCC 222 111 2 AAB AAB YpX AAB YpX AA tAA dYdpdXL HGGpt r abr a ppr a 精细化工教研室

8、精细化工教研室 鼓泡塔是一种常用的气液接触反应设备，各种有 机化合物的氧化反应及石蜡和芳烃的氯化反应都采 用鼓泡塔。在鼓泡塔中，一般不要求对液相作剧烈 搅拌，蒸汽以气泡状吹过液体而造成的混合已足够。 鼓泡塔的优点是气相高度分散在液相中，因此有 大的持液量和相际接触表面，使传质和传热的效率 较高，它适用于缓慢化学反应和强放热情况。同时 反应器结构简单、操作稳定、投资和维修费用低、 液体滞留量大。因而反应时间长。但液相有较大返 混，当高径比大时，气泡合并速度增加，使相际接 触面积减小。 按结构特征，鼓泡塔可分为空心式、多段式、气 提式三种 精细化工教研室 其中空心式鼓泡塔最适用于反应在液相主体中进行的缓慢化 学反应系统，或伴有大量热效应的反应系统。当热效应较大 时，可在塔内或塔外装置热交换单元，使之变为具有热交换 单元的鼓泡塔。为避免塔中的液相返混，当高径比较大时， 常采用多段式塔借以保证反应效果。为适应气液通量大的要 求或减小气泡凝聚以适用于高粘性液体，使气体提升式鼓泡 反应器得到应用，它具有均匀的径向气液流动速度，轴向分 散系数较低、传热系数较大、液体循环速度可调节等优点。 精细化工教研室 精细化工教研室 气体在液体中的溶解速率和其分散程度有关，分散程度愈高，溶解速 度愈大。分散程度可用气泡的平