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,故在石油化工行业使用普遍。对它进行研究有助于设计出更加高效的反应器结构,还能使得操作参数得以优化,为实际生产提供依据。采用计算流体力学的双流体模型,在不考虑相间质量和热量传递的情况下,基于VOF模型和Euler-Euler模型分别针对二维及三维鼓泡塔进行了模拟分析,在同实验对比验证了模拟的正确性的情况下,改变操作参数及物性参数,研究了二维模型下进气速度、液相粘度及气液表面张力对气泡生成及运动轨迹的影响,接着建立三维模型,研究了分布器形式的不同对气含率大小及分布规律的影响,确定较优分布器模型,在较优模型下研究了气液表面张力、液相粘度、温度以及表观气速对鼓泡塔气含率大小及分布的影响。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;舟山鼓泡反应器生产
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。杭州鼓泡塔反应器的结构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。
在鼓泡塔反应器中,气体由顶部排出而液体由底部引出。通常鼓泡反应器的流动状态可划分为如下三种区域:安静鼓泡区: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。在该区域当表观气速低于0.05m/s时,常处于此种安静鼓泡区域,此时,气泡呈分散状态,气泡大小均匀,进行有秩序的鼓泡,目测液体搅动微弱。湍流鼓泡区:UOG>8cm/s在较高的表观气速下,安静鼓泡状态不再能维持。此时,部分气泡凝聚成大气泡,塔内气液剧烈无定向搅动,呈现极大的液相返混。气体以大气泡和小气泡两种形态与液体相接触,大气泡上升速度较快,停留时间较长,形成不均匀接触的状态,成为湍流鼓泡区。
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。气液鼓泡塔反应器为方型鼓泡塔反应器。
鼓泡塔的流动状态可分为三个区域:安静鼓泡区:在该区域内表现气速低于0.05m/s,气泡呈分散状态,大小均匀,进行有秩序的鼓泡,液体搅动微弱,可称为视均相流动区域。湍流鼓泡:该区域表观气速较高,塔内气液剧烈无定向搅动,呈现极大的液相返混。部分气泡凝聚成大气泡,气体以大气泡和小气泡两种形态与液体接触,大气泡上升速度较快,停留时间较短,小气泡上升速度较慢,停留时间较长,因此,形成不均匀接触的流动状态,称为剧烈扰动的湍流鼓泡区,或称为不均匀湍流鼓泡区。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;舟山鼓泡反应器生产
在鼓泡塔反应器中,气体由顶部排出而液体由底部引出;舟山鼓泡反应器生产
鼓泡反应器主要形式:①鼓泡塔:气体从塔底向上经分布器以气泡形式通过液层,气相中的反应物溶入液相并进行反应,气泡的搅拌作用可使液相充分混合。鼓泡塔结构简单,没有运动部件,适用于高压反应或腐蚀性物系。②鼓泡搅拌釜:又称通气搅拌釜,利用机械搅拌使气体分散进入液流以实现质量传递和化学反应。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。鼓泡搅拌釜因搅拌器的形式、数量、尺寸、安装位置和转速都可进行选择和调节,故具有较强的适应能力。当反应为强放热时,上述两种反应器均可设置夹套或冷却管以控制反应温度;还可在反应器内设导流筒,以促进定向流动;或使气体经喷嘴注入,以提高液相的含气率,并加强传质。舟山鼓泡反应器生产