根据液体在固定床中的存在状态可将持液量分为动持液量和静持液量两种,其中动持液量是指连续不断流经床层的液体占整个固定床床层的体积分率,静持液量是指停留在滞留区、反应器壁面和填料表面的液体占整个固定床床层的体积分率。而床层持液量是指动持液量和静持液量之和。持液量与床层中液体的流动状态有关,对于床层中液体的平均停留时间的测定和计算具有一定的指导意义。另外固定床鼓泡反应器中进行的化学反应一般具有比较大的反应热,而床层中流动的液体对于移除反应热有比较好的效果,因此持液量对于固定床反应器的安全也有比较大的影响。鼓泡反应器是结构简单的气液两相流反应装置,基于其简单的结构及较高的传热与传质效率。金华鼓泡反应塔装置定做
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。储液量大,适于速度慢和热效应大的反应。液相轴向返混严重,连续操作型反应速率明显下降。在单一反应器中,比较难达到高的液相转化率,因此常用多级彭泡塔串联或采用间歇操作方式。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。金华鼓泡反应塔装置定做鼓泡塔液相流动由气相驱动,两相之间作用强烈,因而流体力学行为非常复杂。
鼓泡反应器液体为连续相,气体为分散相,它具有无运动部件、结构简单、热容量大、传热性能好、温度容易控制及安全性高等优点。然而在表观气速5cm/s以上时,随着小气泡不断合并成大气泡和大气泡不断破裂,反应器流型由均匀鼓泡流进入湍流区,气体向塔中心聚集,因此塔中心出现低密度区,塔内液体出现抛物线型速度分布,即塔中心液体向上流动,近壁区向下面流动,造成塔内液体的循环。鼓泡塔的液相轴向返混系数正比于表观气速的0.3~0.5次方以及塔径的1.25~1.5次方,对于一个直径6米的鼓泡塔,可达到完全返混的程度。然而,返混对于具有串联步骤的反应来说是不利的。例如,为减少反应混合物的返混,工业环己烷催化氧化反应采用多级串联方式,以限制氧化产物的停留时间,避免反应产物的深度氧化,从而提高目的产物的选择性和收率。具有串联反应特点的不只有烃类氧化,还有选择性加氢、费一托合成等体系。
鼓泡塔反应器是一种工业中普遍应用的气-液两相和气-液-固三相接触与反应装置。目前鼓泡塔或浆态床反应器大型化已成为煤化工与石油天然气化工的发展趋势,相关的放大问题和过程强化问题取决于对塔内流体力学规律的了解与把握。现有文献中有关鼓泡塔的流体力学研究大多数集中在低气速(0.03-0.12m/s)、小塔径(0.5m)、以及无内构件的情况,针对高气速、较大塔径、特别是含密集内构件条件下的湍动鼓泡流情况还研究得比较不充分。有鉴于此,本论文针对湍动鼓泡塔充分发展段的流体力学及内构件技术展开研究,采用冷模实验测量与计算流体力学(CFD)模拟两种方法系统地考察空塔与含密集内构件的鼓泡塔流体力学规律,建立各种情况下的鼓泡塔流体力学模型,用于鼓泡反应器的模拟、放大与内构件技术开发。鼓泡搅拌釜常用的搅拌器为涡轮搅拌器,气体分布器安装在搅拌器下方正中处。
鼓泡塔反应器在过程工业中已经得到普遍的应用,其内部气液两相流动的快速和准确模拟对这类反应器的设计和放大具有十分重要的意义。然而,气液两相的多尺度流动结构、复杂内构件以及气液两相湍流等使得鼓泡塔反应器的快速和准确模拟非常困难。针对这些问题,以格子波尔兹曼方法(LatticeBoltzmannMethod,LBM)为基础,研究了鼓泡塔反应器内的微尺度、介尺度和宏尺度气液两相流动问题;实现了LBM方法对气液两相流中微、介尺度物理现象的直接数值模拟以及基于LBM的混合物模型的气液两相流中的宏尺度现象的模拟,并将LBM与浸入边界法(ImmersedBoundaryMethod,IBM)耦合,用以模拟带有复杂内构件和复杂边界条件的反应器内的流动.鼓泡塔运行简单经济,极适用于高压臭氧化。金华鼓泡反应塔装置定做
气液鼓泡塔反应器为方型鼓泡塔反应器。金华鼓泡反应塔装置定做
简单鼓泡塔内液相可近似视为理想混合流型,气相可近似视为理想置换流型。较佳空塔气速应满足两个条件:(1)保证反应过程的较佳选择性;(2)保证反应器体积较小。影响传质的因素:当气体空塔气速低于0.05m/s时,气体分布器的结构就决定了气体的分散状况、气泡的大小,进而决定了气含率和液相传质系数的大小。当气体空塔气速大于0.1m/s时,气体分布器的结构无关紧要。此时的气泡是靠气流与液体间的冲击和摩擦而形成,气泡大小及其分布状况主要取决于气体空塔气速。金华鼓泡反应塔装置定做
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