鼓泡塔课件
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泡罩塔PPT课件
CESS
2019/4/18
泡罩塔的生产厂家
• 河北双飞玻璃钢有限公司 • 宜兴市苏友环保填料有限公司 • 江苏吉荣水处理设备有限公司
• 规格 • 直径：￠300-￠4000 • 板型：泡罩板、条型泡罩板、S型泡罩板、扁平泡 罩板 • 流型：单流型、双流型、U型流型、阶梯型
泡罩塔的使用条件及安全措施
应用： 1.适用于反应精馏，某些有机产品分离； 2.苯─甲苯分离； 3.硝基氯苯分离； 4.乙烯氧化吸收。
泡罩塔
• 成员：郭亚芳 张健 张文杰 • 朱颖拓 尤源 许斌 • 张毅 张宇翔 • 周翔 赵玮贤
泡罩塔是最 早的板式塔，它已 有近二百年的历史。 泡罩塔因其操作弹 性大、塔板效率高、 生产能力大等优点， 广泛应用于蒸馏、 吸 收 等 领 域 。
关于 泡罩塔
1.泡罩塔的结构 2.泡罩塔的特点 3.泡罩塔的安装 4.泡罩塔的生产厂家 5.泡罩塔的使用条件及安全措施
泡罩塔的结构
• 1.塔泡罩塔板主要结构部分为泡罩、溢流堰、降液 管等，如图所示。 • 2.泡罩塔板面积可分为 4个部分：布置泡罩面积 (有 效面积)、降液管面积、液体分布面积、无用面积( 塔壁边缘)，如图所示。 • 3.操作时，液体由塔的上部连续进入，经溢流管逐 板下降，并在各板上积存液层，形成液封；蒸汽（
或气体）则由塔底进入，经由泡罩底缘上的齿缝或
小槽分散成小气泡，与液体充分接触，并穿过液层 而达到液面，然后升入上一层塔板。
泡罩塔的特点
• 优点： 1.不易发生漏液现象； 2.有较好的操作弹性，便于操作； 3.有恒定的、较高的板效率； 4.塔板不易堵塞； 5.物料的适应性强； 6.泡罩塔具有较高的生产能力，适于大 型 生产。
• 加密封垫片，并做充水试漏及鼓泡 试验。 • 根据JB1205规定： 1）塔盘充水试漏时，应将所有 泪孔堵死，充水后10min内水面下 降不超过5mm为合格，合格后应将 泪孔穿通。 2）鼓泡试验的要求如下：将水 不断地注入受液盘内，在塔盘下部 通入压缩空气，风压应在980Pa以 下，风量不宜过大，要求所有齿缝 都均匀鼓泡，泡帽不得有震动现象 。
2019/4/18
泡罩塔的生产厂家
• 河北双飞玻璃钢有限公司 • 宜兴市苏友环保填料有限公司 • 江苏吉荣水处理设备有限公司
• 规格 • 直径：￠300-￠4000 • 板型：泡罩板、条型泡罩板、S型泡罩板、扁平泡 罩板 • 流型：单流型、双流型、U型流型、阶梯型
泡罩塔的使用条件及安全措施
应用： 1.适用于反应精馏，某些有机产品分离； 2.苯─甲苯分离； 3.硝基氯苯分离； 4.乙烯氧化吸收。
泡罩塔
• 成员：郭亚芳 张健 张文杰 • 朱颖拓 尤源 许斌 • 张毅 张宇翔 • 周翔 赵玮贤
泡罩塔是最 早的板式塔，它已 有近二百年的历史。 泡罩塔因其操作弹 性大、塔板效率高、 生产能力大等优点， 广泛应用于蒸馏、 吸 收 等 领 域 。
关于 泡罩塔
1.泡罩塔的结构 2.泡罩塔的特点 3.泡罩塔的安装 4.泡罩塔的生产厂家 5.泡罩塔的使用条件及安全措施
泡罩塔的结构
• 1.塔泡罩塔板主要结构部分为泡罩、溢流堰、降液 管等，如图所示。 • 2.泡罩塔板面积可分为 4个部分：布置泡罩面积 (有 效面积)、降液管面积、液体分布面积、无用面积( 塔壁边缘)，如图所示。 • 3.操作时，液体由塔的上部连续进入，经溢流管逐 板下降，并在各板上积存液层，形成液封；蒸汽（
或气体）则由塔底进入，经由泡罩底缘上的齿缝或
小槽分散成小气泡，与液体充分接触，并穿过液层 而达到液面，然后升入上一层塔板。
泡罩塔的特点
• 优点： 1.不易发生漏液现象； 2.有较好的操作弹性，便于操作； 3.有恒定的、较高的板效率； 4.塔板不易堵塞； 5.物料的适应性强； 6.泡罩塔具有较高的生产能力，适于大 型 生产。
• 加密封垫片，并做充水试漏及鼓泡 试验。 • 根据JB1205规定： 1）塔盘充水试漏时，应将所有 泪孔堵死，充水后10min内水面下 降不超过5mm为合格，合格后应将 泪孔穿通。 2）鼓泡试验的要求如下：将水 不断地注入受液盘内，在塔盘下部 通入压缩空气，风压应在980Pa以 下，风量不宜过大，要求所有齿缝 都均匀鼓泡，泡帽不得有震动现象 。
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。
09 鼓泡塔介绍
实验目的
1. 了解鼓泡塔内的流体力学特性及传质特性，加强对反应工程中三传一反的理解；
2. 掌握压差法测量气含率的原理及方法；
3. 掌握鼓泡塔中气含率的变化规律。
实验原理
气体经过鼓泡塔，在鼓泡塔轴向上会产生压力变化，压力变化规律和气体的体积含率及密度有关，通过测量轴向两点间压差的变化即可计算出气体体积含率的大小。
通过改变操作条件测量不同条件下差压的变化规律，从而得到气含率的变化规律。
如图所示，AD 两点之间气含率可用如下公式计算：
A D l g P =P +ρg H(1-ε)+ρg Hε∆∆
B C l P =P +ρg H ∆
其中C 点和D 点的压力相等，传感器测得为AB 点
间的压差，ε为AD 间的平均气含率，忽略气体项，由
上面两式可得气含率计算公式为：
B A l l P -P ΔP ε==ρgΔH ρgΔH。
第二章气液固三相浆态床反应器ppt课件
G
2
0.35 uG
L L
72
1 3
1
图6气液鼓泡淤浆床气含率关联式的比较
uGc
固体完全悬浮的临界气速
对于鼓泡淤浆床反应器，固体完全悬浮时的临界气速U Gc 是非常重要的操作参数。鼓泡淤浆反应器中操作气速一定 要超过固体完全悬浮时的临界气速，才能正常操作。
临界气U速Gc 取决于颗粒的特性、固体的浓度、液体特 性及床层特性，如床层直径与分布器直径之比，分布器的 类型及开孔率，有无导流筒等因素有关。
Koide将实验数据回归，得到按空床截面积计算的固体完
全悬浮的临界气速 UGc与固体颗粒在静止流体中的终端速
度 ut 之比如下：
uGC ut
0.801
S L L
0.60
cS
S
0.1Βιβλιοθήκη 6 gDR uL
0.24
1
807
可以在不停止操作的情况下更换催化剂 催化剂不会像固定床中那样产生烧结
浆态反应器的缺点
液相是热载体时，要求所使用的液体为惰性，不与其中某一 反应物发生任何化学反应。要求蒸气压低、热稳定性好，不 易分解，并且其中对催化剂有毒的物质含量合乎要求；如进 行氧化反应时，耐氧化的惰性液相热载体的筛选是一个难点。
固体完全悬浮的临界气速
图3是Kojima归纳的众多研究者关 于淤浆鼓泡床临界气速的关联式
Csc是无气泡两相淤浆中固体
完全悬浮时的临界固体质量浓 度，kg / m3slurry
SL 是无气泡时的液-固两
相淤浆密k度g /，m3 slurry。
第二章气液固三相浆态床反应器ppt课件
床及含固体的三相床气含率的研究，实验表明，用不含
气相的淤浆密度代替气—液鼓泡床液体密度时，
以空气H为ug介hm质a，rk常的温气含率关联式可用于三相淤浆床。 常压，对K于oi水d及e等甘:油在鼓泡淤浆床中，过渡区域内，分布器的设计
和乙二对醇气的含水率溶和液，发生过渡流型的起始条件有影响。
CL ＝0.227；
在三相鼓泡淤浆床反应器中，大多数反应气体组分在液相 介质或淤浆中的溶解度很小，气相容积传质系数 KG常常可 以忽略，而液相容积传质系数 KGL是本章讨论的主要内容。 对于液固传质过程，若不计入过程中固相颗粒的磨损，单位 淤浆容积中固相的体积和外表面积 Se 是固定的，一般只讨论 液-固传质系数是 KS 。
对于大颗粒固体，dP≥lOOµm时， G 随淤浆中固含率 S 增大而减小；
对于小颗粒固体， 增大时， 的变化不明显；液体的粘度和表
面张力增加， 减小 S 。
G
G
气含率
Fan的专著整理了众多气—液 两相鼓泡床气含率的关联式
Hughmark对于空气—水系统，气 液两相鼓泡床气含率的关联式：
气—液界面的气相容积传质系数 KG
对于高度易溶气体如烟道气中SO2溶于水，气相 传质的阻力不能忽略，有关气-液鼓泡床及三相鼓泡 淤浆床中气相传质系数的研究很少。Sada等在鼓泡淤 浆床中对电解质淤浆测定的经验方程：
kG a 5.9uG0.73
K是G 气相容积传质系数， mol/[MPa·m3(不含气相
g
4 L
L
3 L
0.578
固体完全悬浮的临界气速
由图可见，以空气为介质 时 U Gc 值的大致范围。
化工设备基础(刘尚明)课件ppt
“十二五”职业教育国家规划教材
化工设备基础 项目 创新 实践 乐学
任务一 了解化工设备基础知识
任务二 学习化工设备材料
任务三 了解化工设备管理知识
学习目标： 了解化工生产对化工设备的要求 认识本课程涉及到的有关规范并会查询 了解化工设备的种类、使用材料类型、特性及应用 了解化工设备管理知识
一、化工设备的定义及分类 1.定义 化学工业生产中所用的机器和设备的总称叫化工设备。
金属 材料
工程材料 组成
非金属 材料
复合 材料
二、金属材料的主要性能 1.力学性能
1.强度 2.硬度
3.塑性 4.冲击韧性
5.疲劳强度
✓ 强度是金属材料在外力作用下，抵抗产 生塑性变形（不可恢复的变形）和断裂 的能力
✓ 常用的强度指标是抗拉强度和屈服强度 ✓ 硬度是金属材料抵抗硬物压入的能力，
或者说金属表面抵抗局部塑性变形的能 力 ✓ 材料的强度和硬度是相关的，强度越高， 塑性变形抗力越高，硬度值也就越高
一、反应器的应用 反应器广泛应用于石油、化工、医药、农药、橡胶、染 料等行业中
反应器
二、分类 1.根据物料的聚集状态分类
均相 反应器
非均相 反应器
气相 反应器
液相 反应器
气-液 反应器
气-固 反应器
液-液 反应器
液-固 反应器
气-液固反应
器
2.根据反应器结构形式分类
反应器
釜式 反应器
管式 反应器
一、反应器的常见故障现象及处理方法 区分现象 了解原因 会处理
二、釜设备的维护
日常 维护
釜式反 应器的
检査
1.经常观察压力表指示值； 2.要注意设备有无异常振动和声； 3.电动机不得超过额定电流； 4.减速机齿轮啮合正常，不得有异常声音；压 力润滑系统，水冷却系统畅通好用 ； 5.经常观察各部密封垫片是否严密可靠 。
化工设备基础 项目 创新 实践 乐学
任务一 了解化工设备基础知识
任务二 学习化工设备材料
任务三 了解化工设备管理知识
学习目标： 了解化工生产对化工设备的要求 认识本课程涉及到的有关规范并会查询 了解化工设备的种类、使用材料类型、特性及应用 了解化工设备管理知识
一、化工设备的定义及分类 1.定义 化学工业生产中所用的机器和设备的总称叫化工设备。
金属 材料
工程材料 组成
非金属 材料
复合 材料
二、金属材料的主要性能 1.力学性能
1.强度 2.硬度
3.塑性 4.冲击韧性
5.疲劳强度
✓ 强度是金属材料在外力作用下，抵抗产 生塑性变形（不可恢复的变形）和断裂 的能力
✓ 常用的强度指标是抗拉强度和屈服强度 ✓ 硬度是金属材料抵抗硬物压入的能力，
或者说金属表面抵抗局部塑性变形的能 力 ✓ 材料的强度和硬度是相关的，强度越高， 塑性变形抗力越高，硬度值也就越高
一、反应器的应用 反应器广泛应用于石油、化工、医药、农药、橡胶、染 料等行业中
反应器
二、分类 1.根据物料的聚集状态分类
均相 反应器
非均相 反应器
气相 反应器
液相 反应器
气-液 反应器
气-固 反应器
液-液 反应器
液-固 反应器
气-液固反应
器
2.根据反应器结构形式分类
反应器
釜式 反应器
管式 反应器
一、反应器的常见故障现象及处理方法 区分现象 了解原因 会处理
二、釜设备的维护
日常 维护
釜式反 应器的
检査
1.经常观察压力表指示值； 2.要注意设备有无异常振动和声； 3.电动机不得超过额定电流； 4.减速机齿轮啮合正常，不得有异常声音；压 力润滑系统，水冷却系统畅通好用 ； 5.经常观察各部密封垫片是否严密可靠 。
鼓泡塔反应器PPT课件
单位反应器有效体积气泡的表面积。m2/m3
第6页/共17页
➢ 鼓泡塔的气体压降ΔP：
ΔP=1C分023布u0板22G小孔H压R 降R g+鼓泡塔静压降
=
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
第7页/共17页
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
第15页/共17页
反应器直径和高度的计算
D
D
4VG
3600uOG
m
H
3 H 12
H =DH R + H E + H C
第16页/共17页
感谢您的观看！
第17页/共17页
第3页/共17页
➢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
b.单个u气O G泡较的高形时状：和液直体径湍 动 使 气 流 破 碎 成 气 泡 。 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
第10页/共17页
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
第11页/共17页
➢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。
第12页/共17页
条件：
Re 0
d0u0 G G
<200
第4页/共17页
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➢ 鼓泡塔的气体压降ΔP：
ΔP=1C分023布u0板22G小孔H压R 降R g+鼓泡塔静压降
=
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
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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
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反应器直径和高度的计算
D
D
4VG
3600uOG
m
H
3 H 12
H =DH R + H E + H C
第16页/共17页
感谢您的观看！
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➢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
b.单个u气O G泡较的高形时状：和液直体径湍 动 使 气 流 破 碎 成 气 泡 。 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
第10页/共17页
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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➢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。
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条件：
Re 0
d0u0 G G
<200
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洗涤塔简介1ppt课件
二、气态污染物 原理：利用气体混合物中各组分在一定液体中溶解度的不同
分离气体混合物（水、酸、碱、有机溶剂）
适用：适用于吸收效率和速率较高的有毒的有害气体 系统组成：收集与输送系统、预处理、吸收液系统、吸收装 置、排气筒、控制系统、副产物的处置与利用系统。 要求：A)工艺的选择应考虑：风量、特征污染物、浓度、温 度、吸收剂及其处置、投资及运行费 B)高温气体应采取热回收、降温措施； C)需回收副产品时，对于含尘气体，应进行预除尘； D)根据处理介质，主体装置和管道系统考虑相应防腐 材料和防腐、防冻、防火和防爆措施
吸收法：宜用于废气流量较大、浓度较高、温度较低和压力较高的
VOCs废气的处理。工艺流程简单，可用于喷漆、绝缘材料、黏接、金 属清洗和化工等行业应用。
四、洗涤塔适用范围
各种有害气体如苯、甲苯、二甲苯、H2S、SOX、NOX、NH3、氯化氢、氯气等气体之处理；
污水处理场、垃圾中转站、污泥处理场和餐厨垃圾处理场之除臭装置；
四、洗涤塔适用范围
三、恶臭气体 种类： A：含硫的化合物: 如硫化氢、二氧化硫、硫醇、硫醚类等； B: 含氮的化合物: 如胺、氨、酸胺、吲哚类等； C: 卤素及衍生物: 如卤代烃等； D: 氧素有机物: 如醇、酚、醛、酮、酸、酯等； E: 烃类: 如烷、烯、炔烃以及芳香烃等。
处理技术：水洗法，药液吸收（氧化吸收、酸碱液吸收）法， A:采用化学吸收法时应重点控制二次污染，依据不同的恶臭气体组分 选择合适的吸收剂；
三、洗涤塔配套设备
一、水泵
槽式水泵 立式水泵
二、风机
防爆型、非防爆型（仅风机叶轮防爆）、防腐型、高温 型等离心通用风机
四、洗涤塔适用范围
种类：；填料塔、喷淋塔、板式塔、鼓泡塔、文丘里。 应用：A)填料塔 宜用于小直径塔及不易吸收的气体; 不宜用于气液相中含有较多固体悬浮物的场合。 B)板式塔 宜用于大直径塔及容易吸收的气体； C)喷淋塔宜用于气量大、悬浮物少、反应吸收快气体； D)鼓泡塔宜用于吸收反应较慢的气体。 要求：A)应具有大的接触面积和处理效率，高的界面更新 强度，良好的传质条件，小的阻力、高推动力； B)塔的高度应能保证气液有足够的有效接触时间； C)液气比 易吸收的取小，不易吸收的气体宜取较大，特 别难吸收的或一些特殊场合，宜采用大的； D)塔的出口应设除雾装置； E) 塔的进口段应设气流分布装置； F)吸收液喷淋效果应均匀，防止沟流和壁流现象的发生。
分离气体混合物（水、酸、碱、有机溶剂）
适用：适用于吸收效率和速率较高的有毒的有害气体 系统组成：收集与输送系统、预处理、吸收液系统、吸收装 置、排气筒、控制系统、副产物的处置与利用系统。 要求：A)工艺的选择应考虑：风量、特征污染物、浓度、温 度、吸收剂及其处置、投资及运行费 B)高温气体应采取热回收、降温措施； C)需回收副产品时，对于含尘气体，应进行预除尘； D)根据处理介质，主体装置和管道系统考虑相应防腐 材料和防腐、防冻、防火和防爆措施
吸收法：宜用于废气流量较大、浓度较高、温度较低和压力较高的
VOCs废气的处理。工艺流程简单，可用于喷漆、绝缘材料、黏接、金 属清洗和化工等行业应用。
四、洗涤塔适用范围
各种有害气体如苯、甲苯、二甲苯、H2S、SOX、NOX、NH3、氯化氢、氯气等气体之处理；
污水处理场、垃圾中转站、污泥处理场和餐厨垃圾处理场之除臭装置；
四、洗涤塔适用范围
三、恶臭气体 种类： A：含硫的化合物: 如硫化氢、二氧化硫、硫醇、硫醚类等； B: 含氮的化合物: 如胺、氨、酸胺、吲哚类等； C: 卤素及衍生物: 如卤代烃等； D: 氧素有机物: 如醇、酚、醛、酮、酸、酯等； E: 烃类: 如烷、烯、炔烃以及芳香烃等。
处理技术：水洗法，药液吸收（氧化吸收、酸碱液吸收）法， A:采用化学吸收法时应重点控制二次污染，依据不同的恶臭气体组分 选择合适的吸收剂；
三、洗涤塔配套设备
一、水泵
槽式水泵 立式水泵
二、风机
防爆型、非防爆型（仅风机叶轮防爆）、防腐型、高温 型等离心通用风机
四、洗涤塔适用范围
种类：；填料塔、喷淋塔、板式塔、鼓泡塔、文丘里。 应用：A)填料塔 宜用于小直径塔及不易吸收的气体; 不宜用于气液相中含有较多固体悬浮物的场合。 B)板式塔 宜用于大直径塔及容易吸收的气体； C)喷淋塔宜用于气量大、悬浮物少、反应吸收快气体； D)鼓泡塔宜用于吸收反应较慢的气体。 要求：A)应具有大的接触面积和处理效率，高的界面更新 强度，良好的传质条件，小的阻力、高推动力； B)塔的高度应能保证气液有足够的有效接触时间； C)液气比 易吸收的取小，不易吸收的气体宜取较大，特 别难吸收的或一些特殊场合，宜采用大的； D)塔的出口应设除雾装置； E) 塔的进口段应设气流分布装置； F)吸收液喷淋效果应均匀，防止沟流和壁流现象的发生。
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数 的 因
湍 液体的扩散系数
动 区
液体性质
素
操 作
气泡当量比表面积
时 气体表面张力等
鼓 利用溶剂、液相反应物或产物的汽化带走热量
泡
塔 的
采用液体循环外冷却器移出反应热
传
热 采用夹套、蛇管或列管式冷却器
鼓泡塔的总传热系数通常为 694～915W/(m2·K)
给热系数可按下关系计算：
1 3
当
• 对于塔径大于15cm的鼓泡反应器，气含率关联式
为：
G
1G
4
C
uOG L L
L
3 L
gL4
7 / 24
C为常数，对纯液体和非电解质溶液C=0.2，对电 解质溶液C=0.25；µL为液体粘度。
上述的气含率是反应器内的平均值，气含率沿塔径 的分布，可采用下式：
上式可改写成：
q1
r H rAVR GLM L / L cAL S H
GLcPL GGcPG
T
Tf
KAT TC
GLcPL GGcPG
q2
稳定判据 dq1 dq2 dT dT
(单一不可逆反应绝热式连续操作)
q1，q2与T的关系
9.鼓泡塔反应器的经验计算法
3. 鼓泡塔的结构
（1）简单鼓泡塔
1-塔体；2-夹套；3-气 体分布器；4-塔体；5挡板；6-塔外换热器； 7-液体捕集器；8-扩大 段
主要由塔体和气体分布器组成。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。
G
21
d DR
2
G
• 对于塔径小于15cm的鼓泡反应器，参考关联图：
气 含 率 关 联 图
ρw为水的密度 σw为水的表面张力
（3）鼓泡塔反应器中液体循环速度
鼓泡塔反应器中，塔中部液体随气泡群的上升而夹带向
上流动，而近壁处液体回流向下，构成了液体循环流动，如
导
入
方
式
不
同
多段式鼓泡塔反应器 搅拌反应器类别示意图
4. 鼓泡塔反应器的操作状态
• 气体的空塔线速度不同会在鼓泡塔内造成不同的流 动状态。
• 安静鼓泡区： 表观气速低于0.05m/s时，处于此区。所谓安
静区操作，即鼓泡塔中的气体流量较小，气泡大小 比较均匀，规则地浮升，液体搅动并不显著。 • 湍流鼓泡区：
（A+ʋBB=产物） （1）气象为平推流，液相为全混流。此情况属于小直径
鼓泡反应器的情况。
当液相为连续加料时，则浓度变化为：
B
cB1 cB2 cB1
G' B
uOLcB1
1
y1 y1
y2 1 y2
当液相为间歇加料和出料时，则浓度变化为：
B
cB0 cBt cB0
c.顶盖死角体积VC
VC
D 3 12
（2）反应器直径和高度的确定
空塔气速
u0G
qVG 3600At
qVG
3600
D2
4
D 0.0188 qVG u0G
3 H 12 D
H=HR+HE+HC
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。
（2）气体升液式鼓泡塔
气
1-筒体；2-气升管；3-气体分布器
体 升
适用于高粘性物系。例如：生
液 式
化工程的发酵、环境工程中活
鼓 泡
性污泥的处理、有机化工中催
优点：气相高度分散于液相中，具有大的液体持有量和相际 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。
缺点：液相有较大的返混，气相有较大的压降故效率较低。
2. 鼓泡塔的发展
图1是各种鼓泡 塔的示意图，从图中 可见，在鼓泡塔中， 气液两相基本呈并流 和逆流两种。
G' B
LcB0
1
y1 y1
t
t y2 0 1 y2
dt
Gʹ为惰性组分摩尔流量或摩尔通量
（2）气相与液相均为全混流，符合搅拌鼓泡反应器的情况，
● 如果是连续操作，则浓度变化为：
u c c G y y K p a y p OL B1 B2
y y B
（5）气液比相界面积 气体分布器阻力
含义：单位气液混合鼓泡床层体积内所具有的气泡表 面积，用α表示。
α的大小直接关系到传质速率，是重要的参数，α 值测定比较困难，人们常利用传质关系式NA=kLαΔcA直 接测定kLα之值进行使用。
（6）鼓泡塔内的气体阻力ΔP
气 气体分布器阻力
体
阻 力
床层静压头头阻力
'
1
1
1
1
2
2
aL G
t 1
p 2
2
*
● 如果是间歇操作，则浓度变化为：
x K p a y p
c d B
Bt
0 B
a G
t 1
p 2
2
*
t
（3）考虑气相轴向弥散的计算方法：
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。
最佳空塔气速应满足两个条件：a.保证反应过 程的最佳选择性；b.保证反应器体积最小。
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。
（7）返混
鼓泡塔内液相存在返混，所以通常工业鼓泡塔反应
器内液相视为理想混合。塔内气体的返混一般不太明显， 常假设为置换流，其计算误差约为5%。但要求严格计算 时，尤其是当气体的转化率较高时，需考虑返混。
6. 鼓泡塔的传质、传热
阻力较小，可以忽略
鼓 气膜传质阻力
泡 塔
k d D 气膜传质分系数： G B
（1）反应器体积的计算
鼓泡塔反应器除内件（填料、隔板、换热器等）
的体积外，其体积主要由四部分构成：清液层体积VL、
气液层所含气体体积VG、气液分离空间体积VE及顶盖
死角体积VC。即
V= VL+VG+VE +VC
a.充气液层的体积VR b.分离空间体积VE
VR
VG
VL
VL 1G
VE
4
D2HE
塔
化加氢等
（3）空心式鼓泡塔
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。热 效应较大时，可在塔内 或塔外装备热交换单元。
空心式鼓泡塔
（4）多段式鼓泡塔反应器
克服鼓泡反应器中的液相 返混现象，适用于高径比较大 的情况。
（5）搅拌鼓泡反应器
适用反应系统：气 按
体与黏性液体或悬浮溶
气 体
液反应系统
式中εG——气含率； VG——气体体积，m3； VL——液体体积，m3； VGL——气液混合物体积，m3。
• 对于传质与化学反应来讲，气含率非常重要，因 为气含率与停留时间及气液相界面积的大小有关
。
• 影响气含率的因素主要有设备结构、物性参数和 操作条件等。一般气体的性质对气含率影响不大
，可以忽略。而液体的表面张力σL、粘度μL与 密度ρL对气含率都有影响。空塔气速增大时，ƐG 也随之增加，但uOG达到一定值时，气泡汇合，ƐG 反而下降。ƐG随塔径D的增加而下降，但当D＞ 0.15m时，D对ƐG无影响。
在生产装置中， 简单的鼓泡塔往往 选择在安静区状态 下操作，而气体升 液式鼓泡塔往往在 湍动区操作。
鼓泡塔流动状态分布区区域图
五、鼓泡塔反应器的流体力学特性
(1) 气泡直径
a. 气泡的形成机制
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.气泡大小的影响
连续操作的鼓泡或搅拌鼓泡反应器中，由于反应器存在 着严重的轴向返混，可出现多重定态。气液反应是多相反应 ，它与单相反应相比，热稳定性更为复杂，它是化学反应速 率、传递速率和溶解度的共同作用结果。其多态的数目也较 单相反应为多。 气液均为理想混合时，气液反应器的定太热平衡可写成：
Q1 r H rAVR GLM L / L cAL S H GLcPL GGcPG T Tf KAT TC Q2
表观气速大于0.08m/s时，处于此区。所谓湍 动区操作，在气体流量较大时，气泡运动呈不规则 现象，液体作高度地湍动，塔内物料强烈混合，气 泡作用的机理比较复杂，这种情况称为湍动区。
栓塞气泡流动区：
小径气泡塔， 高表观气速下出现 此状态。实验观察 到，栓塞气泡流发 生在小直径直至 0.15m直径的鼓泡反 应器中。
气-液界面的液相容积传质系数可按下式关联：
d VS
k
D a 2
L
R
DL
0.6
L DL
L
0.5
g
D2R L
L
0.62
g
D3R
2 L
2 L
0.31
1.1 G