鼓泡塔课件讲解
塔式反应器
直径不超过75mm的散装填料，可取最小
润湿速率 (LW)min=0.08 m3/（m·h）；
对于直径大于 75mm的散装填料，
(LW)min =0.12 m3/（m·h）。
填料表面润湿性能与填料的材质有关。 常用的陶瓷、金属、塑料三种材质而言，
以陶瓷填料的润湿性能最好，塑料填料的润湿 性能最差。
反应在液相内进行，为液相控制。
化学吸收可以大大降低塔的高度， 而物理吸收塔过高，不能够实现。
2
5.1 概述
一、塔式反应器特点及应用
1．填料塔---快速和瞬间反应过程，特别适合与低压和介质 具有腐蚀性的操作。
2．板式塔---中速和快速反应过程。大多采用加压操作，适 用于传质过程控制的加压反应过程。
3．喷雾塔---瞬间反应过程，适合于有污泥，沉淀和生成固体 产物的体系，气膜控制的反应系统，气液两相返混严重。
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液体再分布器
作用: 减轻液体流动时， 逐渐增大的壁流现象。
如令每段填料层的高度为Z， 塔径为D，对乱堆拉西环， 取
随着填料性能的改进， 之值可增大， 该值一般在3至10之间。
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气体入口布气结构
作用：防止气体直接冲刷填料层。 当塔径小时,将进气管做成向下45º的切口, 以免气
体直接冲刷填料层。对大塔，气体入塔向下 方做成喇叭形以扩大或多空管气体分布器。
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液体喷淋密度: 指单位塔截面积上，单位时间内喷淋的液体体积， 以U表示，单位为m3/m2·h）。
Umi n (Lw)mian
式中 U min ——最小喷淋密度，m3/（m2·h）； (LW) min ——最小润湿速率，m3/（m·h）； a ——填料的比表面积，m2/m3。
最小润湿速率:在塔的截面上，单位长度的 填料周边的最小液体体积流量。
泡罩塔PPT课件
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。
塔基本知识介绍课件
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浮动舌形塔盘是综合了舌形和浮阀得优点而研制出的一 种塔盘，其结构如图5-9所示。浮动舌形塔盘既有舌形塔盘 生产能力大、压降小、雾沫夹带少的优点，又有浮阀塔盘 的操作弹性大、塔盘效率高、稳定性能好等优点，其缺点 是舌片易损坏。
（5）结构简单、耗材少，易于制造和安装，这样可以减 少基建投资，降低成本。
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9
（6）耐腐蚀不易堵塞，便于操作、调节和检修。
注：一个塔设备要同时满足以上各项要求是困难的，而且 实际生产中各项指标的重要性因具体情况而异，不可一概 而论。所以应从生产需要及经济合理性考虑，正确处理以 上各项要求。
（1）生产能力要大。即单位塔截面上单位时间内物料的 处理量要大。
（2）分离效率高。即气、液相能充分接触且分离效果好。
（3）操作弹性大。即有较强的适应性和宽的操作范围。 能适应不同性质的物料且在负荷波动时能维持操作稳定， 仍有较高的分离效率。
（4）压降小。即流体通过时阻力小，这样可大大节约生 产的动力消耗，降低成本。
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➢ 筛板塔盘具有如下优点：
1. 结构简单、制造维护方便。
2. 生产能力大，比泡罩塔盘高 20％～40％。
3. 压降小，适用于减压操作。
4. 比泡罩塔盘效率高，但不及 浮阀塔盘。
5. 若设计合理其操作弹性也较 高，但不如泡罩塔盘。
➢ 筛孔塔盘的缺点时小孔径筛 孔易堵塞，故不宜处理脏、 粘性大及带固体颗粒的料液。
鼓泡塔传质系数
鼓泡塔传质系数鼓泡塔是一种常见的传质设备，广泛应用于化工、环保等领域。
传质系数是鼓泡塔设计和优化的关键参数之一，本文将从鼓泡塔传质基础、传质系数计算方法、影响因素及优化措施等方面进行详细阐述。
一、鼓泡塔传质基础1.1 鼓泡塔概述鼓泡塔是一种气液接触器，主要由填料层和气液分散器组成。
气液混合物在填料层中逆流运动，通过填料表面的微小孔隙进入内部空隙，形成大量小气泡和液膜。
气液混合物在填料层内充分接触，实现了物质的传递。
1.2 传质基础鼓泡塔中的物质传递过程包括两个方向：氧气从气相向液相的传递过程和废水中污染物从液相向气相的传递过程。
这两个过程都受到了界面扩散和对流扩散两种机制的影响。
二、计算方法2.1 传质系数定义传质系数是指单位时间内单位面积的物质传递量与浓度差之比，通常用k值表示。
在鼓泡塔中，k值可以表示为：k = (n/V) / (c1-c2)其中，n/V为单位时间内进入填料层的气体或液体的量；c1和c2为填料层中两个相邻截面上物质浓度的差值。
2.2 传质系数计算方法鼓泡塔中氧气从气相向液相的传递过程和污染物从液相向气相的传递过程都可以用不同的计算方法来求解。
（1）氧气从气相向液相的传递过程当鼓泡塔中存在大量小气泡时，可以将其视为无限接近于平板的情况进行计算。
在此情况下，k值可以通过以下公式计算：k = 0.62 * Db * Sc^(1/3) * (ρL-ρG)/μL^(1/2)其中，Db为小气泡直径；Sc为斯特劳哈尔数；ρL和ρG分别为液体和气体的密度；μL为液体粘度。
（2）污染物从液相向气相的传递过程污染物从液相向气相的传递过程可以通过以下公式计算：k = 2.5 * 10^(-4) * d ^ (2/3) * Sc^(1/2) * (ρL-ρG)/μG其中，d为填料孔隙直径；Sc为斯特劳哈尔数；ρL和ρG分别为液体和气体的密度；μG为气体粘度。
三、影响因素及优化措施3.1 影响因素鼓泡塔传质系数受到多种因素的影响，主要包括填料性质、操作条件、液体性质等。
鼓泡塔传质系数
鼓泡塔传质系数鼓泡塔传质系数是描述气体或液体在鼓泡塔内传质的一个重要参数。
它反映了传质过程中物质在气液界面上的转移速率，是鼓泡塔设计、操作和优化的关键参数之一。
本文将从鼓泡塔传质机理、传质系数定义以及影响传质系数的因素等方面进行论述，但不包含具体的链接。
首先，我们需要了解鼓泡塔的传质机理。
在鼓泡塔中，气体通过气体分散器进入液体中形成气泡，气泡随后在液体中上浮。
在气液接触的界面上，由于气泡的存在，会形成一个气液两相的边界，并产生物质的传质。
传质的主要机制包括物质的对流传质和物质的分子扩散传质。
对流传质是指气泡上升过程中气液界面两相之间物质的传递，分子扩散传质则是指物质的分子在气液界面上的自由扩散。
可以看出，在鼓泡塔中，气液界面的面积对传质速率起到至关重要的作用。
传质系数是鼓泡塔传质速率的一个衡量指标。
传质系数被定义为单位时间内通过单位面积气液界面的物质量，通常以m/s表示。
其中传质系数可以分为气体相传质系数和液体相传质系数。
气体相传质系数描述的是气体分子或气泡在气液界面上的质量转移速率，液体相传质系数描述的是溶质分子在溶液中的输运速率。
影响鼓泡塔传质系数的因素非常多。
首先是气液界面的面积，面积越大，传质速率越快。
其次是气泡的大小和形状，气泡越小，与液体接触的界面面积越大，传质速率越快。
此外，气相和液相物质的浓度差异、传质物质的性质、温度、压力等因素也都会对传质系数产生影响。
研究鼓泡塔传质系数的方法有很多种。
一种常见的方法是实验方法，通过在实验装置中进行传质实验，测量传质的速率和传质过程中的相关参数，如液相浓度、气相浓度、物质的平均传质距离等，从而计算出传质系数。
另外一种方法是数值模拟方法，利用计算机对物质的传质过程进行模拟，从而得到传质系数。
数值模拟方法在鼓泡塔设计和优化中具有重要的应用价值。
总的来说，鼓泡塔传质系数是描述气体或液体在鼓泡塔内传质的重要参数。
了解传质机理、传质系数的定义以及影响传质系数的因素对于鼓泡塔的设计、操作和优化都具有重要意义。
鼓泡塔设计-反应器设计.doc
目录一、项目简介 (1)二、反应器选择 (1)2.1 工艺流程 (1)2.2 鼓泡塔介绍 (2)2.2.1 鼓泡塔反应器的分类 (2)2.2.2 鼓泡塔反应器的特点与结构 (4)2.2.3 鼓泡塔中的传质 (6)2.2.4 鼓泡塔中的传热 (6)三、初步设计 (6)3.1 PX氧化宏观动力学 (6)3.1.1宏观反应动力学 (6)3.1.2 PX氧化反应宏观动力学 (7)3.1.3 氧化反应机理 (8)3.2反应段模型的建立[7] (11)3.2.1 模型作如下假设： (11)3.2.2模型方程 (11)3.2.4 质量衡算 (13)3.2.5 热量衡算 (14)3.2.6 参数估算 (14)3.2.7 模型的求解 (17)3.3 影响PX氧化反应的工艺条件 (18)四、总结 (19)五、参考文献 (20)对二甲苯氧化过程中的鼓泡塔设计一、项目简介精对苯二甲酸（PTA）是生产聚酯的主要原料，PTA生产历史可以一直追溯到上世纪二十年代，继英国帝国化学工业公司（ICI）和美国杜邦公司（Dupont）开始生产高性能聚酯纤维开始，聚酯工业的发展极大的刺激了主要原料PTA生产技术的变革。
PTA合成方法曾先后采用：硝酸氯化法，Dupont公司开发的以钴为催化剂的空气氧化法，Witten公司开发的酯化氧化法（DMT），以及具有划时代意义的1958年由Mid-Century公司发的MC氧化工艺。
如今，工业上主要采用Co-Mn-Br为催化剂由对二甲苯（PX）经空气氧化制得[1]。
主要工艺有Amoco、三井和Dupont三大公司的专利技术。
三种工艺的基本流程大致相同，均采用Amoco-MC高温氧化法[2]。
对二甲苯（PX）氧化制对苯二甲酸（TA）是聚酯工业的一个重要生产过程，同时也是一个液相催化氧化过程。
工业氧化反应在185 ~ 224 ℃、1 ~2 MPa 下进行，采用Co-Mn-Br 三元复合催化剂，醋酸为溶剂，空气为氧化剂，反应物PX 经过一系列自由基反应步骤顺序生成醇、醛、酸，并最终转化为固体产物TA。
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。
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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。
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
（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
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
系
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
（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
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
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
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
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
安
气泡大小
静
影
区 空塔气速
响 液 相
操
作 时
液体性质
传
扩散系数等
质
Kb
uOG
L 1
3
18
gL
时，
2 L
2 L
g
1
3
0.146
K
1 b
4
cL L
2
1
3
当
Kb 18
时，
2 L
2 L
g
1
3
0.3
c
L L
L
1
3
7. 鼓泡塔反应器的简化反应模型
考虑对气相反应物A和液相反应剂B均为一级的气液反应
下图。研究得出d/DR=0.7处为轴向循环速度为零点的中心点， 直径小于此处液体向上运动，直径大于此处则液体向下运动。
中心最大上升液体速度uCL和近壁处最大下降速度uWL的关系
为:
uCL 1.1uO0.G2
鼓
泡
uWL 0.9uO0.G4
塔 反 应
器
中
液
体
循
环
（4）环流反应器的气含率和合适尺寸
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。
dvs DR
26
gDR2 L
L
0.5
gDR3
2 L
2 L
0.12
0.12
uOG gDR
dvs为全塔平均气泡直径； DR为鼓泡塔内径； uOG为鼓泡塔表观气速； σL为液体表面张力
可用下式描述气泡直径沿径向的变化：
d
B
• 对于塔径大于15cm的鼓泡反应器，气含率关联式
为：
G
1G
4
C
uOGL L
L
3 L
g
4 L
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：
对于低黏度液体，提升式环流 反应器的气含率可以表示为：
G
0.647 ( uOL uOG uOL
) u 0.68 0.34 OG
uOL为液体循环表观流速
为了获得较高的循环流速，对
直径为DR的提升式内循环反应器， 如右图，其合适尺寸为导流筒长
度4.4DR；顶部转向高度0.35DR； 底部转向高度0.25DR；反应器高 度5DR；导流筒直径0.59DR。
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σ L、粘度μ L与 密度ρ L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。
（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=kLα Δ cA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
9
5.2
d
DR
103
dB为鼓泡内反应器内于直径d处气泡平均直径 d为鼓泡塔反应器内任一点的直径
(2)气含率
• 气含率：单位体积鼓泡床（充气层）内气体所占 的体积分数
静态气含率 动态气含率
液体不流动时的气含率 液体连续流动时的气含率
气含率的含义是气液混合液中气体所占的体积分率， 可用下式表示：
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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
' 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