鼓泡塔反应器综述

.z.目录1鼓泡塔反响器简介.3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所具有的气泡外表积，α的大小直接关系到传质速率，是重要的参数，α值测定比拟困难，人们常利用传质关系式NA=kLαΔcA直接测定kLα之值进展使用。2.4鼓泡塔的气体阻力ΔP鼓泡塔的气体阻力由两局部组成：一是气体分布器阻力，二是床层静压头的阻力。2.5返混鼓泡塔液相存在返混，所以通常工业鼓泡塔反响器液相视为理想混合。塔气体的返混一般不太明显，常假设为置换流，其计算误差约为5%。但要求严格计算时，尤其是当气体的转化率较高时，需考虑返混。3鼓泡塔反响器的传质、传热特性3.1鼓泡塔的传质鼓泡塔反响器的传质过程中，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。当鼓泡塔在安静区操作时，影响液相传质系数的因素主要是气泡大小、空塔气速、液体性质和扩散系数等；而在湍动区操作时，液体的扩散系数、液体性质、气泡当量比外表积以及气体外表力等，成为影响传质系数的主要因素。鼓泡塔的气膜传质分系数可按如下关联：液膜传质分系数可按下式关联：气-液传质比外表积可由气含率和气泡直径按下式确定：气-液界面的液相容积传质系数可按下式关联：3.2鼓泡塔的传热鼓泡塔中的传热，通常以三种方式进展：利用溶剂、液相反响物或产物的汽化带走热量；采用液体循环外冷却器移出反响热；采用夹套、蛇管或列管式冷却器。鼓泡床中由于气泡的运动，床层中的液体剧烈扰动。流体对换热器壁的给热系数比自然对流给热系数大10余倍之多，通常它不成为热交换中的主要阻力。鼓泡塔的总传热系数通常为694～915W/(m2·K)。给热系数可按下关系计算：当时，；当Kb>18时，。4鼓泡塔反响器的数学模型泡塔的数值模拟属于多相流模拟，目前主要有欧拉一拉格朗日法和欧拉法。欧拉一拉格朗日方法需要对每一个气泡进展跟踪，对于高气含率的工业反响器，其应用受到计算量的限制；欧拉法又称为双流体模型，它假定每一相都是相互贯穿的连续体，为每一相求解一组控制方程，其计算将不受气含率的限制。4.1双流体模型双流体模型控制方程可在单相控制下采用集平均方法推导。假定液体为连续相，气体为分散相不可压缩，且不考虑相间质量和热量传递，控制方程如下：质量守恒方程动量守恒方程动量方程中，Fi为相间作用力；QUOTE错误！未找到引用源。表示应力量，假定流动为各向同性湍流，根据Boussinesq假定，可用下式计算湍流应力因流体不可压缩，上式中右边第三项为零；QUOTE错误！未找到引用源。为有效粘度，对于液相，其包括分子粘度、液相湍流粘度，并考虑气泡的影响，即关注两相间湍流传递。4.2湍流模型液相湍流采用两种湍流模型来计算，即k-ε模型和RNGk-ε模型，这两种模型都考虑了气液两相动量传递的影响，引入附加湍流作用项。液相湍流粘度由下式计算：对于k-ε模型，其k和ε方程分别为：其中，QUOTE错误！未找到引用源。和QUOTE错误！未找到引用源。为因分散相引起的湍流附加作用项。参数取值为：QUOTE错误！未找到引用源。=1.44，QUOTE错误！未找到引用源。=1.92，QUOTE错误！未找到引用源。=0.09，QUOTE错误！未找到引用源。=1.0，QUOTE错误！未找到引用源。=1.3。RNGk-ε湍流模型的k及ε方程与k-ε模型具有一样的形式，但QUOTE错误！未找到引用源。，QUOTE错误！未找到引用源。值与前者不同，分别为1.42，1.68及0.0845；这两种模型最大的差异在于RNGk-ε模型的ε方程较前者多一项，该项为：式中，QUOTE错误！未找到引用源。，QUOTE错误！未找到引用源。，QUOTE错误！未找到引用源。。对于快速剪切流动，该模型所计算的湍流粘度要小于k-ε模型；在大的流体变形区域QUOTE错误！未找到引用源。大于QUOTE错误！未找到引用源。，QUOTE错误！未找到引用源。将为负值，这相当于减少QUOTE错误！未找到引用源。，因此，ε值增大K值减少，湍流粘度降低。在这两种湍流模型中，气相湍流粘度均采用Tchen理论来计算。5鼓泡塔反响器的工业应用实例鼓泡塔是一种常用的气液接触反响设备，各种有机化合物的氧化反响，如乙烯氧化生成乙醛、乙醛氧化生成醋酸或醋酸酐、环己醇氧化生成己二酸