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
?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
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。
? 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。
?鼓泡塔的传递特性
? 鼓泡塔的流体力学特性
? 塔 内液体流动状态：由空塔气速 uOG决定
※ 空塔气速 uOG=v0/At
安静区,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。
过渡区,4.5~6<uOG<8cm/s
湍动区,uOG>8cm/s 气泡不断地分裂、合并，并产生激烈无
定向运动。塔内液体扰动剧烈，返混严重，流型接近 CSTR。
? 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,
G
Gud
?
?00
0Re ?
<200
? 气泡群的直径的计算
a.当量比表面直径 dV
S,
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
= 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
gHuC RRG ?? ?
?
2
10 20
2
3
? 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。
欲提高单位相界面的传质速率，即提高传质系数，则必须提高扩
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。
61.1
0 7 2.0
3/2
3
1
3 3 9.04 8 4.0Re0.2
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bLA
D
dksh ?
LAL
LCL
DS ?
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L
LOGb
b
ud
?
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计算液膜传质过程可用以下公式,
? 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
其中：（ -rA） ':实测的宏观速度。
? ???
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A
AAO
OL
r
xC
V?
? VG,
? VR,
G
GL
G
V
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1
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G
LGR
VVVVV
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1
? 4,VE,
当液滴移动速度小于 0.0001m/s HE=αED
当 D<1.2m HE≥1m
D≥1.2m α E=0.75
EE HDV
2
4
??
? VC,
式中,形状系数，球盖,=1
标准椭圆形封头,=2
?
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12
3D
V C ?
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? 反应器直径和高度的计算
D
m
H
H=HR+HE+HC
OG
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u
V
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?3600
4
?
123 ?? DH
?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
?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
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。
? 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。
?鼓泡塔的传递特性
? 鼓泡塔的流体力学特性
? 塔 内液体流动状态：由空塔气速 uOG决定
※ 空塔气速 uOG=v0/At
安静区,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。
过渡区,4.5~6<uOG<8cm/s
湍动区,uOG>8cm/s 气泡不断地分裂、合并，并产生激烈无
定向运动。塔内液体扰动剧烈，返混严重，流型接近 CSTR。
? 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,
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db>1.0cm 垂直上升的菌帽状
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? 气泡群的直径的计算
a.当量比表面直径 dV
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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
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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定了
传质速率的快慢。
欲提高单位相界面的传质速率，即提高传质系数，则必须提高扩
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。
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? 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')
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