鼓泡塔参考资料
鼓泡塔反应器综述
目录1 鼓泡塔反应器简介 (1)1.1 鼓泡塔的概念 (1)1.2 鼓泡塔的结构 (1)1.3 鼓泡塔类型 (2)1.3.1空心式 (2)1.3.2 多段式 (3)1.3.3 循环式 (3)1.4 鼓泡塔反应器的操作状态 (4)2 鼓泡塔反应器的流体力学特性 (6)2.1气泡直径 (6)2.2含气率 (6)2.3气液比相界面积 (7)2.4鼓泡塔内的气体阻力ΔP (7)2.5返混 (8)3 鼓泡塔反应器的传质、传热特性 (9)3.1鼓泡塔的传质 (9)3.2鼓泡塔的传热 (9)4 鼓泡塔反应器的数学模型 (11)4.1 双流体模型 (11)4.2 湍流模型 (11)5 鼓泡塔反应器的工业应用实例 (13)1 鼓泡塔反应器简介1.1 鼓泡塔的概念鼓泡塔是在塔体下部装上分布器，将气体分散在液体中进行传质、传热的一种塔式反应器。
优点：气相高度分散于液相中，具有大的液体持有量和相界接触面，传质和传热效率高，适用于缓慢化学反应和高度放热的情况；结构简单，操作稳定，投资和维修费用低，被广泛应用于加氢、脱硫、烃类氧化、烃类卤化等工业过程。
缺点：液相有较大的返混，气相有较大的压降。
当高径比大时，气泡合并速度增加，使相际接触面积减小。
1.2 鼓泡塔的结构图1.2 简单鼓泡塔气体分布器：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，多孔等，为鼓泡塔主要结构之一，另一主要结构为塔体。
换热装置： 1、夹套式：热效应不大时。
2、蛇管式：热效应较大时。
3、外循环换热式：热效应较大时塔体可安装夹套或其它型式换热器或设有扩大段、液滴捕集器等；塔内液体层中可放置填料；塔内可安置水平多孔隔板以提高气体分散程度和减少液体返混。
1.3 鼓泡塔类型1.3.1空心式图1.3.1 空心式鼓泡塔图1.3.2 多段式鼓泡塔空心式鼓泡塔如图1.3.1所示，塔内不含塔板和液体分布器，最适用于缓慢化学反应系统或伴有大量热效应的的反应系统。
鼓泡塔的工作原理
鼓泡塔的工作原理The working principle of a bubble tower, also known as a bubble column, involves the creation of bubbles in a liquid to facilitate mass transfer between the gas phase and liquid phase. 鼓泡塔的工作原理涉及在液体中产生气泡，以促进气相和液相之间的质量传递。
This mass transfer is crucial for various industrial processes like wastewater treatment, gas absorption, and chemical reactions. 这种质量传递对于各种工业过程至关重要，如废水处理、气体吸收和化学反应。
Bubble towers are commonly used in industries to carry out these processes efficiently. 鼓泡塔在工业中被广泛用于高效地进行这些过程。
The bubble tower consists of a vertical cylindrical vessel filled with a liquid medium, and gas is introduced at the bottom of the column through a sparger or distributor. 鼓泡塔由垂直圆柱形容器组成，内部充满了液体介质，气体通过塔底的喷气器或分配器引入。
As the gas rises through the liquid, it forms bubbles due to the pressure difference and turbulence created by the sparger. 当气体通过液体上升时，由于喷气器产生的压力差和湍流，气体形成气泡。
鼓泡塔反应器的特点结构讲解
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，很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
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。 4、水平多孔隔板：提高气体分散度，减少液体纵向循环。
2）。 图1 空心式鼓泡塔
1－塔体；2－夹套； 3－气体分布器
图2 具有塔内热 交换单元的鼓泡塔
www,
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（见图3）。
图3多段式气液 鼓泡塔
www,
当高粘性物系，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（含固体催化剂）等情况， 常用气体提升式鼓泡反应器（见图4）或 液体喷射式鼓泡反应器（见图5），此种 利用气体提升和液体喷射形成有规则的 循环流动，可以强化反应器传质效果， 并有利于固体催化剂的悬浮。此类又统 称为环流式鼓泡反应器。它具有径向气 液流动速度均匀、轴向弥散系数较低， 传热、传质系数较大，液体循环速度可 调节等优点。
鼓泡塔反应器的历史动态
• 自1971年来，千代田开发出了第一个脱硫 工艺，千代田公司继续改进和发展这项技 术,于1976年开发出了更为先进的工艺，这 项先进的技术将二氧化硫的吸收,氧化,中和, 结晶以及除尘等几个必不可少的工艺过程 合并到一个单独的气相-液相-固相反应器中 进行。这个反应器就叫做鼓泡式反应器 (JBR)。
鼓泡塔反应器的发展动态
鼓泡塔反应器的特点结构、传质、工艺计算
Re0 d0u0 G
G
<200
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.几何平均直径dg：
含气率：
单位体积充气层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/m3VE D2HE 4Fra bibliotek
VC：
式中 ：形状系数，球盖： =1 标准椭圆形封头： =2
D 3 VC 12
D
反应器直径和高度的计算
4VG D 3600 uOG
m
H
H=HR+HE+HC
H 3 12 D
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
计算液膜传质过程可用以下公式：
鼓泡塔反应器设计 ppt课件
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。
条件：
Re 0
d0u0 G G
<200
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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.几何平均直径dg：
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7
含气率： 单位体积充气层内气体所点的体积分率。 ε：动态气含率。液体连续流动时的气含率。
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
ppt课件
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
当D<1.2m HE≥1m D≥1.2m αE=0.75
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VC：
VC
D 3 12
式中 ：形状系数，球盖： =1
标准椭圆形封头： =2
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反应器直径和高度的计算
D
D
4VG
3600uOG
m
H H=HR+HE+HC
3 H 12 D
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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，
鼓泡塔反应器的特点结构
VOL
C AO x A rA
其中：（-rA）':实测的宏观速度。
VG：
VL G VG 1 G
VR：
VR VG VL
VG
G
VL 1 G
4、VE：
VE
4
D2H E
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
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：
Re 0 d 0u0 G
G
<200
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.几何平均直径dg：
含气率：
单位体积充气层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
鼓泡塔的气体压降ΔP： ΔP=分布板小孔压降+鼓泡塔静压降 =
2 G 103 u 0 HR R g 2 2 C
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。
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迚行反应同时搅动液体以增加传质速率
鼓泡塔式烟气脱硫
重庆大学动力工程学院热力设备与系统课程设计鼓泡塔式湿法烟气脱硫课程老师：朱恂学生：李林(20084329)陶祎(20084324)杜中强(20084327)熊川(20084328)年级：2008级专业班级：热能06班日期：2011年6月17日【摘要】：石灰石/石膏湿法脱硫是当今世界最主要的脱硫方法。
传统的脱硫设备如喷淋塔、填料塔等都有喷头磨损严重、易发生堵塞现象及能耗严重等缺点。
鼓泡反应器以其独特的气液分离克服了以上不足，并有脱硫效率高、造价低、不宜堵塞、能耗低等优点，具有良好的发展前景。
论文以鼓泡塔脱硫为例，阐述了鼓泡式湿法脱硫的原理、各种因素对其影响，在当今工业中的应用以及其安全优化的技术措施。
从而在大的方面对整个湿法脱硫工艺有了一定的了解，并掌握在其运行中存在的问题及解决方法。
关键字：S O2鼓泡塔，湿法脱硫，优化措施1. 鼓泡塔式湿法烟气脱硫简介(李林)1.1. 简介鼓泡塔脱硫是将二氧化硫的吸收、亚硫酸氧化成硫酸、硫酸中和形成石膏、石膏的晶析以及除尘等几个必不可少的工艺过程合到一个单独的气—液—固相反应器中进行，该反应器成为鼓泡式反应器(Jet Bubbling Reactor/JBR)。
石灰浆液加入JBR中，含飞灰和S O2的烟气通过引风机送入JBR反应器中，其中的S O2和烟尘被内循环的吸收剂浆液吸收除去，净化后的烟气经除雾后送入大气。
脱硫产物的灰渣由JBR底部放入沉淀池中，上清液返回石灰浆液罐中，从而实现水的闭路循环。
其脱硫率可达93%~94%。
JBR提供了高效的气-液接触方式,可以在稳定和可靠的基础上高效的脱出S O2和粉尘。
通过鼓泡装置,烟气均匀的扩散到浆液中,使得JBR 达到很高的性能。
反应器常设在应风机之后，除尘脱硫在一个反应器中，烟气通过石灰——石灰石液发生漏流净化，并有内循环的液体喷流。
技术指标：压力降1000－1600Pa，S O2去除93－94%，除尘效率95－98%，但运行费用较高。
鼓泡塔反应器综述
目录1 鼓泡塔反应器简介 (1)1.1 鼓泡塔的概念 (1)1.2 鼓泡塔的结构 (1)1.3 鼓泡塔类型 (2)1.3.1空心式 (2)1.3.2 多段式 (3)1.3.3 循环式 (3)1.4 鼓泡塔反应器的操作状态 (4)2 鼓泡塔反应器的流体力学特性 (6)2.1气泡直径 (6)2.2含气率 (6)2.3气液比相界面积 (7)2.4鼓泡塔的气体阻力ΔP (7)2.5返混 (8)3 鼓泡塔反应器的传质、传热特性 (9)3.1鼓泡塔的传质 (9)3.2鼓泡塔的传热 (9)4 鼓泡塔反应器的数学模型 (11)4.1 双流体模型 (11)4.2 湍流模型 (11)5 鼓泡塔反应器的工业应用实例 (13)1 鼓泡塔反应器简介1.1 鼓泡塔的概念鼓泡塔是在塔体下部装上分布器，将气体分散在液体中进行传质、传热的一种塔式反应器。
优点：气相高度分散于液相中，具有大的液体持有量和相界接触面，传质和传热效率高，适用于缓慢化学反应和高度放热的情况；结构简单，操作稳定，投资和维修费用低，被广泛应用于加氢、脱硫、烃类氧化、烃类卤化等工业过程。
缺点：液相有较大的返混，气相有较大的压降。
当高径比大时，气泡合并速度增加，使相际接触面积减小。
1.2 鼓泡塔的结构图1.2 简单鼓泡塔气体分布器：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，多孔等，为鼓泡塔主要结构之一，另一主要结构为塔体。
换热装置： 1、夹套式：热效应不大时。
2、蛇管式：热效应较大时。
3、外循环换热式：热效应较大时塔体可安装夹套或其它型式换热器或设有扩大段、液滴捕集器等；塔液体层中可放置填料；塔可安置水平多孔隔板以提高气体分散程度和减少液体返混。
1.3 鼓泡塔类型1.3.1空心式图1.3.1 空心式鼓泡塔图1.3.2 多段式鼓泡塔空心式鼓泡塔如图1.3.1所示，塔不含塔板和液体分布器，最适用于缓慢化学反应系统或伴有大量热效应的的反应系统。
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实验十六 鼓泡反应器中汽泡比表面及气含率的测定
A 实验目的
气液鼓泡的反应器的气泡表面和气含率，是判别反应器流动状态、传质效率的重要参数。
气含率是鼓泡反应器中气相所占的体积分率，也是决定气泡比表面的重要参数，测定的方法很多，有体积法、重量法、光学法等。
气泡比表面的测定有物理法、化学法等，己有许多学者进行了系统研究，确定了气泡比表面与气含率的计算关系，可以直接应用。
本实验目的为：
（1） 掌握静压法测定气含率的原理与方法； （2） 掌握气液鼓泡反应器的操作方法； （3） 了解气液比表面的确定方法。
B 实验原理 （1） 气含率
气含率是表征气液鼓泡反应器流体力学特性的基本参数之一，它直接影响反应器内气液接触面积，从而影响传质速率与宏观反应速率，是气液鼓泡反应器的重要设计参数，测定气含率的方法很多，静压法是较精确的一种，基本原理由反应器内伯努利方程而来，可测定各段平均气含率，也可测定某一水平位置的局部气含率。
根据伯努利方程有：
⎪⎭
⎫
⎝⎛⎪
⎪⎭⎫
⎝⎛+=dH dp g g L c G ρε1 (1) 采用U 型压差计测量时，两测压点平均气含率为：
H
h
G ∆=
ε (2) 当气液鼓泡反应器空塔气速改变时，气含率G ε会作相应变化，一般有如下关系：
n G
G u ∝ε (3)
n 取决于流动状况。
对安静鼓泡流，n 值在0.7～1.2之间；在湍动鼓泡流或过渡流区，G u 影响较小，n 为0.4—0.7范围内。
假设 n
G
G ku =ε (4)
则
G G u n k lg lg lg +=ε
(5)
根据不同气速下的气含率数据，以G εlg 对G u lg 作图标绘，或用最小二乘法进行数据拟合，即可得到关系式中参数k 和n 值。
（2） 气泡比表面
气泡比表面是单位液相体积的相界面积，也称气液接触面积，比相界面积，也是气液鼓泡反应器很重要的
184
参数之一。
许多学者进行了这方面的研究工作，如光透法、光反射法、照相技术、化学吸收法和探针技术等，每一种测试技术都存在着一定的局限性。
气泡比表成面积a 可由平均气泡直经dus 与相应的气含率G ε计算：
a dus
G
ε6=
(6)
Gestrich 对许多学者的计算a 的关系进行整理比较，得到了计算a 值的公式：
a G OO O K
D H ε26003
.3
.00⎪
⎭
⎫
⎝⎛= (7)
方程式适用范围：
s
m u G 60.0≤
242.20
≤≤
D
H 11
5
10107.5<≤⨯K
因此在一定的气速G u 下，测定反应器的气含率G ε数据，就可以间接得到气液比表面a 。
Gestrich 经大量数据比较，其计算偏差在%15±之内。
C 预习与思考
(1) 试叙述静压法测定气含率的基本原理； (2) 气含率与那些因素有关?
(3) 气液鼓泡反应区内流动区域是如何划分的? (4) 如何获得反应器内气液比表面a 的值。
D 实验装置与流程 实验装置见图2–26。
实验室气液相鼓泡反应器直径φ200mm ，高H 为
2.5米，气体分布器采用＋字型，并有若干小孔使气体达到一定的小孔气速。
反应器用有机玻璃管加工，使于观察。
壁上沿轴向开有一排小孔与U 型压力计相接，用于测量压差。
由空气压缩机来的空气经转子流量计计量后，通过
鼓泡反应器的进口；反应器预先装水至一定高度；气体经气体分布器通入床层，并使床层膨胀，记下床层沿轴向的各点压力差数值。
改变气体通入量可使床层含气率发生变化，并使床层气液相界面相应变化。
1
23
45
6
7
P。
图2–26 鼓泡反应器气泡比表面及气含率测定实验装置 1–空压机；2–缓冲罐；3–流量计；4–调节阀； 5–反应器；6–放料口；7–压差计
185
E 实验步骤及方法
（1） 将清水加入反应器床层中，至一定刻度（m 2处）； （2） 检查U 型压力计中液位在一个水平面上，防止有气泡存在； （3） 通空气开始鼓泡，并逐渐调节流量值； （4） 观察床层气液两相流动状态； （5） 稳定后记录各点U 型压力计刻度值；
（6） 改变气体流量，重复上述操作（可做8～10个条件）； （7） 关闭气源，将反应器内清水放尽。
F 实验数据处理
气体流量可在空塔气速s m 50.0~m 05.0中选取10~8个实验点。
记录下每组实验点的气速，各测压点读数，并由公式(2)，计算每二点间的气含率，从而求出全塔平均气含率G ε；按不同空塔气速G u 下的实验结果，在双对数坐标纸上以G ε对G u 进行标绘，或用最小二乘法拟合，可以得到式(4)之参数k 与n 。
利用式(7)计算不同气速G u 下的气泡比表面a ，并在双对数坐标纸上绘出a 与G u 的关系曲线。
G 结果及讨论
（1） 分析气液鼓泡反应器内流动状态的变化；
（2） 根据实验结果讨论G ε与G u 关系，并分析实验误差； （3） 由计算结果分析气泡比表面与G u 的变化关系。
H 主要符号说明
a - 气泡比表面, []
32m m ；
us d - 气泡平均直径， []m ；
D - 塔直径， []m ； c g - 转换因子；
0H - 静液层高度， []m ；
h ∆ - 两测压点间U 型压差计液位差，
[]m ；
H - 两测压点间的垂直距离， []m ；
K - 液体模数，4
3
=μρσg K ；
n k , - 关联式常数； G u - 空塔气速， []m ；
L ρ - 液体密度， []3m kg ；
G ε - 气含率；
μ - 液体粘度， []s m kg ⋅；
σ - 液体表面张力， []2s kg 。
参 考 文 献
[1] 姜信真 . 气液反应理论与应用基础 . 北京：烃加工出版社，
1990
以下无正文
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
For personal use only in study and research; not for commercial use.
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Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.
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толькодлялюдей, которыеиспользуютсядляобучения, исследований и не должны использоваться вкоммерческих целях.
For personal use only in study and research; not for commercial use
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