鼓泡床反应器是指气体在液相中以鼓泡方式造成混和并促进化学反应的反应器。又称“鼓泡塔”。属气-液相反应器。常用的有简单鼓泡塔和气升管式鼓泡塔两种。
与其它形式的反应器相比,固定床鼓泡床反应器具有很多优点:气液传质系数较大,传热性能好;循环气体的量较少,能够大幅降低气体循环成本;催化剂颗粒微孔内充满液体,使得液固接触面积大大增加,催化剂效率因子增大;催化剂床层持液量较大,液相反混显著,很容易实现均匀分布。
同时,固定床鼓泡反应器也存在很明显的缺点:首先,液相反混虽然有助于改善床层传质和传热效果,但是也会降低反应转化率;其次,床层压降较大导致气相反应物的扩散阻力较大。
鼓泡床反应器工作原理:
液体分批加入,气体连续通入的称为半连续操作鼓泡塔。连续操作的鼓泡塔气体和液体连续加入,流动方向可以为向上并流或逆流。
鼓泡塔多为空塔,一般在塔内设有挡板,以减少液体返混;为加强液体循环和传递反应热,可设外循环管和塔外换热器。
鼓泡塔中也可设置填料来增加气液接触面积减少返混。
气体一般由环形气体分散器、单孔喷嘴、多孔板等分散后通入。
气体鼓泡通过含有反应物或催化剂的液层以实现气液相反应过程的反应器。
鼓泡床反应器结构:
固定床的床层结构受到填料尺寸、堆积方式等因素的影响。目前工业应用广泛的是随机填充的固定床,主要是因为这种堆积方式便于填料的填充与更换,这也说明了堆积方式的不同对床层性能的影响有限。对于床层结构的评价主要涉及床层空隙率,这也是除气液流速外,对床层流体力学性能影响较为突出的参数。
床层空隙率是指填料颗粒按照某种方式堆积成固定床时,床层中填料堆积的疏密程度,其数值等于填料颗粒未占据的体积与整个床层总体积之间的比值。床层空隙率是衡量床层结构的重要参数,同时对床层内部持液量、床层压降以及平均气泡直径的影响也较为突出。影响床层空隙率的因素主要有颗粒尺寸、颗粒形状、粒径分布、壁面效应等。