鼓泡塔反应器设计ppt课件

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鼓泡塔设计-反应器设计讲解

目录一、项目简介 (1)二、反应器选择 (1)2.1 工艺流程 (1)2.2 鼓泡塔介绍 (2)2.2.1 鼓泡塔反应器的分类 (2)2.2.2 鼓泡塔反应器的特点与结构 (4)2.2.3 鼓泡塔中的传质 (6)2.2.4 鼓泡塔中的传热 (6)三、初步设计 (6)3.1 PX氧化宏观动力学 (6)3.1.1宏观反应动力学 (6)3.1.2 PX氧化反应宏观动力学 (7)3.1.3 氧化反应机理 (8)3.2反应段模型的建立[7] (11)3.2.1 模型作如下假设： (11)3.2.2模型方程 (11)3.2.4 质量衡算 (13)3.2.5 热量衡算 (14)3.2.6 参数估算 (14)3.2.7 模型的求解 (16)3.3 影响PX氧化反应的工艺条件 (17)四、总结 (19)五、参考文献 (20)对二甲苯氧化过程中的鼓泡塔设计一、项目简介精对苯二甲酸（PTA）是生产聚酯的主要原料，PTA生产历史可以一直追溯到上世纪二十年代，继英国帝国化学工业公司（ICI）和美国杜邦公司（Dupont）开始生产高性能聚酯纤维开始，聚酯工业的发展极大的刺激了主要原料PTA生产技术的变革。

PTA合成方法曾先后采用：硝酸氯化法，Dupont公司开发的以钴为催化剂的空气氧化法，Witten公司开发的酯化氧化法（DMT），以及具有划时代意义的1958年由Mid-Century公司发的MC氧化工艺。

如今，工业上主要采用Co-Mn-Br为催化剂由对二甲苯（PX）经空气氧化制得[1]。

主要工艺有Amoco、三井和Dupont三大公司的专利技术。

三种工艺的基本流程大致相同，均采用Amoco-MC高温氧化法[2]。

对二甲苯（PX）氧化制对苯二甲酸（TA）是聚酯工业的一个重要生产过程，同时也是一个液相催化氧化过程。

工业氧化反应在185 ~ 224 ℃、1 ~2 MPa 下进行，采用Co-Mn-Br 三元复合催化剂，醋酸为溶剂，空气为氧化剂，反应物PX 经过一系列自由基反应步骤顺序生成醇、醛、酸，并最终转化为固体产物TA。

鼓泡塔反应器设计 PPT课件

➢ 鼓泡塔的气体压降ΔP：
ΔP=分布板小孔压降+鼓泡塔静压降
=
10 3 C2
u
2 0
G
2
HRRg
kpa
式中 C2=0.8 （小孔阻力系数）
u0：小孔气速，m/s 鼓泡层密度,kg/m3
鼓泡塔的传质一般气膜传质阻力较小，可以忽略，液膜传质阻力的大小决定了
传质速率的快慢。欲提高单位相界面的传质速率，即提高传质系数，则必须提高扩
3 H 12 D
反应。 ➢ 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。 ➢ 鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。
结构
➢ 塔体： ➢ 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：热效应不大时。蛇管式：热效应较大时。外循环换热式：热效应较大时。
鼓泡塔反应器的计算反应器体积充气层的体积：VR=VG+VL 分离空间体积：VE 顶盖死区体积：VC
➢ VL: 半连续操作时：VL=VOL(τ+τ')
连续操作时：VL=VOL
VOL
C AO xA
rA
其中：（-rA）':实测的宏观速度。
➢ VG：
VG
VLG 1G
➢ VR：
VR
VG VL
➢ 4、水平多孔隔板：提高气体分散度，减少液体纵向循环。
鼓泡塔的传递特性
鼓泡塔的流体力学特性 ➢ 塔内液体流动状态：由空塔气速uOG决定
※空塔气速uOG=v0/At 安静区：uOG<4.5~6cm/s 气体通过分布器几乎呈分散的有次序的鼓泡，既能达到一定的流量，又很少出现返混。过渡区：4.5~6<uOG<8cm/s 湍动区：uOG>8cm/s 气泡不断地分裂、合并，并产生激烈无定向运动。塔内液体扰动剧烈，返混严重，流型接近CSTR。

塔式反应器 ppt课件

一、塔式反应器特点及应用
1．填料塔---快速和瞬间反应过程，特别适合与低压和介质具有腐蚀性的操作。
2．板式塔---中速和快速反应过程。大多采用加压操作，适用于传质过程控制的加压反应过程。
3．喷雾塔---瞬间反应过程，适合于有污泥，沉淀和生成固体产物的体系，气膜控制的反应系统，气液两相返混严重。
此外，人们对于填料形状对减小沟流的作用已给予了
足够的重视。
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23
填料塔适用于： 1. 真空操作的精馏，产生泡沫的物料。填料对泡沫有限制和破碎的作用。 2. 对于超小型的塔填料塔更有优势,塔径在2.5以下。对于塔径在2.5以上，一般选择板式塔。
3. 对于高腐蚀性的物料精馏。但冷却移除反应热或溶解热时，结构复杂化。
体直接冲刷填料层。对大塔，气体入塔向下方做成喇叭形以扩大或多空管气体分布器。
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19
除沫器
气体流过曲折通道时，气流中夹带的液滴因惯性附于折流板壁，然后流回塔内。
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20
支承板
栅条间距为填料外径的0.6~0.8倍
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21
消泡和防旋板
作用：防止液体旋涡流动，有利于泡沫浮升破碎和减小液体对气体的夹带。
比较：高效填料材料的使用，使填料塔相对于板式塔的效率可以以10倍计。
板式塔不宜堵塞，填料塔p则pt课件不然，所以有串连的做法24
填料特性的评价
（1）比表面积
－塔内单位体积填料层具有的填料表面积，m2/m3。
须把比表面积与有效的传质比表面积加以区分。
（2）空隙率
－塔内单位体积填料层具有的空隙体积，m3/m3。
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7
（3）有利于降低能量消耗反应热的回收，压力能的回收，分散液体所需要的动力。（4）有利于反应温度的控制

鼓泡塔反应器

0.072

1.61

鼓泡塔中的传热
传热方式：三种
利用溶剂、反应物或产物气化带走热量。
利用液体外循环冷却器移走热量。
利用夹套、蛇管或列管式冷却器移走热量。
鼓泡塔反应器的计算
反应器体积
充气层的体积：VR=VG+VL 分离空间体积：VE 顶盖死区体积：VC
VL: 半连续操作时：VL=VOL(τ+τ') 连续操作时：VL=VOL

VC：
=1 式中：形状系数，球盖：标准椭圆形封头： =2
D 3 VC 12

D
反应器直径和高度的计算
D
4VG 3600u OG
m
H
H=HR+HE+HC
H 3 12 D
欲提高单位相界面的传质速率，即提高传质系数，则必须提高扩散系数。扩散系数不仅与液体物理性质有关，而且还与反应温度、气体反应物的分压或液体浓度有关。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、气泡当量比表面积以及气体表面张力等，成为影响传质系数的主要因素。
鼓泡塔反应器
鼓泡塔反应器的特点与结构
鼓泡塔反应器的传质
鼓泡塔反应器的计算
鼓泡塔反应器鼓泡塔反应器的特点与结构特点：塔内充满液体，气体从反应器底部通入，分散成气泡沿着液体上升，既与液相接触进行反应同时搅动液体以增加传质速率。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。鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。

鼓泡塔设计-反应器设计

目录一、项目简介错误!未定义书签。

二、反应器选择错误!未定义书签。

工艺流程错误!未定义书签。

鼓泡塔介绍错误!未定义书签。

鼓泡塔反应器的分类错误!未定义书签。

鼓泡塔反应器的特点与结构错误!未定义书签。

鼓泡塔中的传质错误!未定义书签。

鼓泡塔中的传热错误!未定义书签。

三、初步设计错误!未定义书签。

PX氧化宏观动力学错误!未定义书签。

宏观反应动力学错误!未定义书签。

PX氧化反应宏观动力学错误!未定义书签。

氧化反应机理错误!未定义书签。

反应段模型的建立[7] 错误!未定义书签。

模型作如下假设：错误!未定义书签。

模型方程错误!未定义书签。

质量衡算错误!未定义书签。

热量衡算错误!未定义书签。

参数估算错误!未定义书签。

模型的求解错误!未定义书签。

影响PX氧化反应的工艺条件错误!未定义书签。

四、总结错误!未定义书签。

五、参考文献错误!未定义书签。

对二甲苯氧化过程中的鼓泡塔设计一、项目简介精对苯二甲酸（PTA）是生产聚酯的主要原料，PTA生产历史可以一直追溯到上世纪二十年代，继英国帝国化学工业公司（ICI）和美国杜邦公司（Dupont）开始生产高性能聚酯纤维开始，聚酯工业的发展极大的刺激了主要原料PTA生产技术的变革。

如今，工业上主要采用Co-Mn-Br 为催化剂由对二甲苯（PX）经空气氧化制得[1]。

主要工艺有Amoco、三井和Dupont 三大公司的专利技术。

三种工艺的基本流程大致相同，均采用Amoco-MC高温氧化法[2]。

对二甲苯（PX）氧化制对苯二甲酸（TA）是聚酯工业的一个重要生产过程，同时也是一个液相催化氧化过程。

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鼓泡塔课件讲解
16、自己选择的路、跪着也要把它走完。 17、一般情况下)不想三年以后的事，只想现在的事。现在有成就，以后才能更辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须充满光明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的人只能引为烧身，只有真正勇敢的人才能所不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克

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10
计算液膜传质过程可用以下公式：
sh k LA d b D LA
SCL
L L DLA
Reb
dbuOGL L
1 0.0721.61
Sh2.0CReb0.484SC0.3L39 dDbL2g/A33
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鼓泡塔中的传热
传热方式：三种 ➢ 利用溶剂、反应物或产物气化带走热量。 ➢ 利用液体外循环冷却器移走热量。 ➢ 利用夹套、蛇管或列管式冷却器移走热量。
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5
➢ 气泡尺寸
a. 气泡的形成： uOG较低时：气体分布器 uOG中等时：气体分布器加液体湍动 uOG较高时：液体湍动使气流破碎成气泡。
b.单个气泡的形状和直径形状：db<0.2cm 垂直上升的坚实圆球. 0.2≤db≤1.0cm 螺旋式摆动上升的椭圆球 db>1.0cm 垂直上升的菌帽状
条件：
4VG
3600uOG
m
H H=HR+HE+HC
3 H 12 D
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18
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12
鼓泡塔反应器的计算反应器体积充气层的体积：VR=VG+VL 分离空间体积：VE 顶盖死区体积：VC
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13
➢ VL: 半连续操作时：VL=VOL(τ+τ')
连续操作时：VL=VOL
VOL
CAO xA
rA
其中：（-rA）':实测的宏观速度。
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14
➢ VG：
VG
VLG 1G
➢ VR：
鼓泡塔反应器鼓泡塔反应器的特点与结构鼓泡塔反应器的传质鼓泡塔反应器的计算
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1
鼓泡塔反应器鼓泡塔反应器的特点与结构
特点： ➢ 塔内充满液体，气体从反应器底部通入，分散成气泡沿着液体上升，
既与液相接触进行反应同时搅动液体以增加传质速率。 ➢ 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
Re0
d0u0 G G
<200
.
6
➢ 气泡群的直径的计算
a.当量比表面直径dVS： b.体积平均直径dV： c内气体所点的体积分率。 εOG：静态气含率。液体不流动时的气含率。 εG：动态气含率。液体连续流动时的气含率。
➢ 比相界面a：
单位反应器有效体积气泡的表面积。m2/m3
反应。 ➢ 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。 ➢ 鼓泡塔内液体返混严重，气泡易产生聚并，故效率较低。
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2
结构
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3
➢ 塔体： ➢ 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：热效应不大时。蛇管式：热效应较大时。外循环换热式：热效应较大时。
散系数。扩散系数不仅与液体物理性质有关，而且还与反应温度、气体反
应物的分压或液体浓度有关。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、气泡当量比表面积以及气体表面张力等，成为影响传质系数的主要因素。
VR
VGVL
VG
G
VL
1G
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15
➢ 4、VE：
VE
4
D2HE
当液滴移动速度小于0.0001m/s HE=αED
当D<1.2m HE≥1m D≥1.2m αE=0.75
.
16
➢ VC：
D 3 V C 12
式中：形状系数，球盖： =1
标准椭圆形封头： =2
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17
反应器直径和高度的计算
D
D
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8
➢ 鼓泡塔的气体压降ΔP：
ΔP=分布板小孔压降+鼓泡塔静压降
=
103 C2
u02G
2
HRRg
kpa
式中 C2=0.8 （小孔阻力系数）
u0：小孔气速，m/s 鼓泡层密度,kg/m3
.
9
鼓泡塔的传质一般气膜传质阻力较小，可以忽略，液膜传质阻力的大小决定了
传质速率的快慢。欲提高单位相界面的传质速率，即提高传质系数，则必须提高扩
➢ 4、水平多孔隔板：提高气体分散度，减少液体纵向循环。
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4
鼓泡塔的传递特性
鼓泡塔的流体力学特性 ➢ 塔内液体流动状态：由空塔气速uOG决定
※空塔气速uOG=v0/At 安静区：uOG<4.5~6cm/s 气体通过分布器几乎呈分散的有次序的鼓泡，既能达到一定的流量，又很少出现返混。过渡区：4.5~6<uOG<8cm/s 湍动区：uOG>8cm/s 气泡不断地分裂、合并，并产生激烈无定向运动。塔内液体扰动剧烈，返混严重，流型接近CSTR。