鼓泡反应器是以液相为连续相,气相为分散相的气液反应器。有槽型鼓泡反应器、鼓泡管式反应器、鼓泡塔等多种结构型式,其中鼓泡塔应用很广。工作原理液体分批加入,气体连续通入的称为半连续操作鼓泡塔。连续操作的鼓泡塔气体和液体连续加入,流动方向可以为向上并流或逆流。鼓泡塔多为空塔,一般在塔内设有挡板,以减少液体返混;为加强液体循环和传递反应热,可设外循环管和塔外换热器。鼓泡塔中也可设置填料来增加气液接触面积减少返混。气体一般由环形气体分散器、单孔喷嘴、多孔板等分散后通入。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。徐州鼓泡塔原理
鼓泡反应器是以液相为连续相,气相为分散相的气液反应器。有槽型鼓泡反应器、鼓泡管式反应器、鼓泡塔等多种结构型式,其中鼓泡塔应用较广。工作原理:液体分批加入,气体连续通入的称为半连续操作鼓泡塔。连续操作的鼓泡塔气体和液体连续加入,流动方向可以为向上并流或逆流。鼓泡塔多为空塔,一般在塔内设有挡板,以减少液体返混;为加强液体循环和传递反应热,可设外循环管和塔外换热器。鼓泡塔中也可设置填料来增加气液接触面积减少返混。气体一般由环形气体分散器、单孔喷嘴、多孔板等分散后通入。气体鼓泡通过含有反应物或催化剂的液层以实现气液相反应过程的反应器。丽水鼓泡反应塔装置介绍鼓泡塔反应器是一种较常见和较重要的多相流反应器,在多个领域有着普遍的应用。
实际上,气液两相体系传质效果与气泡大小和气泡尺寸分布关联紧密,而由曝气器生成的气泡在上升过程中气泡大小和尺寸分布的变化规律又受到液相流体物性参数的影响。然而,以往研究由于实验条件、测试方法等的局限,对鼓泡反应器中气泡的大小和分布的信息掌握不足,没有综合考虑非牛顿流体的流变特性、气泡的尺寸分布和气液两相传质之间的关联。因此,需要考虑非牛顿流体流变特性对气液两相流动和传质的影响,进一步结合气泡尺寸沿鼓泡反应器高度方向分布信息来综合考察非牛顿流体体系中气液两相的传质规律。
工业中所遇到的鼓泡反应器,按其结构可以分为:空心式、多段式、气提式和液体喷射式。空心式鼓泡塔在工业上有普遍的应用。这类反应器很适用于缓慢化学反应系统或伴有大量热效应的反应系统。若热效应较大时,可在塔内或塔外装备热交换单元。为克服鼓泡塔中的液相返混现象,当高径比较大时,常采用多段鼓泡塔,以提高反应效果。高粘性物系常采用气体提升式鼓泡塔或液体喷射式鼓泡塔反应器。例如:生化工程的发酵、环境工程中活性污泥的处理、有机化工中催化加氢等情况。鼓泡塔又称泡沫塔,是气相成气泡状的一类气液传质设备或反应器设备;
在固定床鼓泡反应器中,气液并流向上通过催化剂床层,由于气液流速、床层特征、分布器结构等的不同,流体在床层中的流动会表现出不同的流型。不同的流型对反应器内气液固之间的传质具有显着影响,进而影响到反应的转化率。在固定床鼓泡反应器中,随着表观气速的变化,床层内的气泡运动状态发生改变,可以将反应器内的流型分为安静鼓泡流、脉冲流和喷射流。在较小的表观气速下,气体以均匀的小气泡形式分散在液相中,反应器内呈现出安静鼓泡流状态;随着气速不断增大,床层内部产生少量大气泡,气液固之间的相互作用逐渐增大,导致床层局部发生湍动现象,此时反应器内处于脉冲流状态;随着气速的继续増大,床层内气液固三相之间产生强烈的相互作用,气泡之间不断聚合和破裂,导致床层中呈现出剧烈的液体湍动和局部液相循环现象,此时反应器内部处于喷射流状态。Achuvelly等人在研究鼓泡床反应器内的流型分布时,采用了矩鞍环、拉西环和球形颗粒填料考察了床层特征对流型的影响,并给出了不同气液流速下的流型分布图,他们发现在整个实验范围内,流型转变主要受到气体流速的影响。鼓泡塔为加强液体循环和传递反应热,可设外循环管和塔外换热器。盐城鼓泡塔
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非牛顿流体的流体特性会对气泡的上升行为产生重要影响。Premlata等和Xu等研究了非牛顿流体中单气泡上升行为,发现非牛顿流体的流变特性对气泡的形变和运动轨迹影响明显,提出了表征气泡形状和运动参数的无量纲关联式。Rodrigo等和Liu等通过实验和数值模拟方法研究发现气泡聚并的临界距离随着气泡初始直径的增大和剪切稀化作用的增强而减小。这些研究表明:气泡的形状、大小、上升速度和运动轨迹以及气泡的聚并和破裂等因非牛顿流体的流变特性作用而表现出与其在牛顿流体中不同的特征。而气泡大小以及上升过程中气泡的聚并和破裂行为等会直接影响气液相间有效接触面积和传质效率。目前,涉及鼓泡反应器中牛顿流体体系气液两相传质的研究日益成熟,而非牛顿流体体系中传质特性和规律的研究也获得了许多学者的关注。徐州鼓泡塔原理