《化工反应原理与设备》课件—06气液相反应器.ppt

小技巧 进度存盘 进度重演 目的：节省训练时间 议一议 ①反应过程中为什么氧通入量总是突然变为零 答：该氧化反应过程中，有连锁启用，操作过程中要求投氧要缓慢。如果操作时出现液位超标、氧含量过高，连锁即启用，即氧通入量突然变为零。因此操作时一定要注意观察LIC101液位上涨情况及尾气含氧量AIAS101三块表的指标是否上升； ②T101塔2%的液位为什么时间很长 答： T101塔是第一氧化塔，是气液相鼓泡塔反应器。气液相反应器在反应过程中要求有一定的液位。LIC101指示的只是T101塔上10%的视窗液位，如果LIC101出现液位，则表示塔的液位已经到达90%。所以， LIC101达到2%需要很长时 ③N2在反应过程中有何作用 答： N2在反应过程中可以调节尾气中的氧含量。当尾气中的氧含量超标时，可以通过加入N2的量来控制，防止尾气中氧含量过高导致发生危险。 鼓泡塔的传热 在鼓泡塔反应器内，由于气泡的上升运动而使液体边界层厚度减小，同时，塔中部的液体随气泡群的上升而被夹带向上流动，使得近壁处液体回流向下，构成液体循环流动。导致了鼓泡塔反应器内的鼓泡层的给热系数增大，比液体自然对流时大很多 内置换热器 项目二、鼓泡塔反应器的计算 鼓泡塔反应器计算的主要任务是：完成一定的生产任务时所需要的鼓泡床层的体积以及反应器的结构尺寸。一般情况下，可采用数学模型法计算，但更常用的是经验法计算 经验法 反应器的体积 充气液层的体积VR 充气液层的体积VR：反应器床层内静止液层体积和 充气液层中气体所占的体积 液相体积: 气体体积: 经验法 反应器的体积 分离空间体积VE 分离空间：在充气液层上方所留有的一定空间高度，它的主要作用是利用自然沉降的作用除去上升气体中所夹带的液滴 分离空间高度 当塔径D≥1.2m时，αE＝0.75 当D1.2m时，HE不应小于1m 反应器的体积 经验法 反应器顶盖死区体积Vc 反应器顶盖部位一般起不到除去上升气体中所夹带的液滴的作用，因而常把该部分称为死区体积或无效体积 φ为形状系数：若采用球形封封头φ＝1.0 采用2:1的椭圆形封头φ＝2.0 鼓泡塔反应器的总体积为 经验法 年产3万吨乙苯的乙烯和苯烷基化反应生产乙苯的鼓泡塔反应器中，已知反应器的直径为1.5m，产品乙苯的空时收率为180kg/m3.h，年生产时间为8000h，床层气含率为0.34。试计算该反应器的体积 液相体积: 气体体积: 解: 充气液层体积: 经验法 因为反应器的直径为1.5m1.2m，所以αE＝0.75 分离空间高度: 分离空间体积: 采用2:1的椭圆形封头，则φ＝2.0 反应器顶盖死区体积: 经验法 反应器的结构尺寸 反应器的直径 取uOG=0.0028～0.0085cm/s的范围比较适宜，而塔高和塔径之比一般取3H／D120 反应器高度：应全面考虑床层含气量、雾沫夹带、床层上部气相的允许空间(有时为了防止气相爆炸，要求空间尽量小些)、床层出口位置和床层液面波动范围等多种因素的影响而后确定。 经验法 某乙醛氧化生产醋酸的反应在一鼓泡塔反应器中进行，已知原料气的平均体积流量为4746m3/h，并以0.715m/s的空塔气速通过床层。床层气含率为0.26乙酸的生产能力为200kg/m3cat.h，年生产时间为8000h。试计算年产1万吨乙酸的反应器的结构尺寸 解: 反应器直径： 液相体积: 充气液层体积: 经验法 因为反应器的直径为1.5m1.2m，所以αE＝0.75 分离空间高度: 分离空间体积: 反应器顶盖死区体积:采用球形封头，则φ＝1.0 反应器体积: 反应器高度: 数学模型法 简化数学模型 ①气相为平推流，液相为全混流。 ②气相和液相均为全混流。 ③液相为全混流，气相考虑轴向扩散 物料衡算： 项目四、气液相反应器的技能训练 一、鼓泡塔反应器的操作 二、鼓泡塔反应器的实训操作 三、鼓泡塔反应器的仿真操作 温度控制 压力控制 氧化空速 温度328～358 K升高温度对乙醛氧化成过氧醋酸及过氧醋酸的分解这两个反应都有利；但温度不宜过高，过高的温度会使副反应加剧。但温度亦不能过低，温度过低会产生过氧醋酸的积聚，且反应速度也会降低。 压力：（表压) 1.5×105Pa 增加压力有利于反应向正方向进行，同时对氧的扩散、吸收也是有利的，可以提高反应速率。但随着压力的增加，设备费用也在增加 空速大，有利于气液相接触，能加速氧的吸收。但空速太大，气体在反应器内停留时间太短，氧的吸收不完全，使尾气中氧的浓度增高，氧的利用率降低，不仅不经济，而且也不安全 操作控制