《反應(yīng)器操作與控制》教學(xué)課件-05塔式反應(yīng)器操作與控制

項(xiàng)目五塔式反應(yīng)器操作與控制反應(yīng)器操作與控制01認(rèn)識(shí)塔式反應(yīng)器任務(wù)知識(shí)鏈接塔反應(yīng)器除了廣泛應(yīng)用于精餾、吸收等物理過程外，也可以作用反應(yīng)器用于氣液相非均相反應(yīng)。塔式反應(yīng)器的外形呈圓筒狀，高度一般為直徑的數(shù)倍以至十幾倍，內(nèi)部常設(shè)有填料、篩板等構(gòu)件，用來增大反應(yīng)混合物相際間的傳質(zhì)面積。應(yīng)用較廣泛的作為反應(yīng)器的塔設(shè)備有鼓泡塔、填料塔等。知識(shí)點(diǎn)一氣-液相反應(yīng)器一.氣-液相反應(yīng)器定義氣液相反應(yīng)過程是指一個(gè)反應(yīng)物在氣相，另一個(gè)反應(yīng)物在液相，氣液相反應(yīng)物需進(jìn)入液相才能反應(yīng)或兩個(gè)反應(yīng)物都在氣相，但需進(jìn)入液相與液相催化劑接觸才能反應(yīng)知識(shí)點(diǎn)一氣-液相反應(yīng)器二、氣液相反應(yīng)器的基本類型和特點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)二鼓泡塔反應(yīng)器一、 鼓泡塔反應(yīng)器分類與應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)二鼓泡塔反應(yīng)器一、 鼓泡塔反應(yīng)器分類與應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)二鼓泡塔反應(yīng)器一、 鼓泡塔反應(yīng)器分類與應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)二鼓泡塔反應(yīng)器二、鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)1.塔底部的氣體分布器使氣體均勻地分布在液層中。分布器鼓氣管端的直徑大小，要使鼓出來的氣體泡小，使液相層中含氣率增加，液層內(nèi)攪動(dòng)激烈，有利于氣液相傳質(zhì)過程，知識(shí)點(diǎn)二鼓泡塔反應(yīng)器二、鼓泡塔反應(yīng)器結(jié)構(gòu)2.塔筒體部分主要是氣液鼓泡層，是反應(yīng)物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)傳遞的氣液層。如果需要加熱或冷卻時(shí)，可在簡(jiǎn)體外部加上夾套，或在氣液層中加上蛇管均可。3.氣液分離器塔頂?shù)臄U(kuò)大部分內(nèi)裝液滴捕集裝置，以分離從塔頂出來氣體中夾帶的液滴，達(dá)到凈化氣體和回收反應(yīng)液的作用。知識(shí)點(diǎn)二鼓泡塔反應(yīng)器三、鼓泡塔反應(yīng)器中的流動(dòng)特性安靜鼓泡區(qū)當(dāng)表觀氣速低于0.05m/s時(shí)，常處于此種安靜鼓泡區(qū)域，此時(shí)，氣泡呈分散狀態(tài)，氣泡大小均勻，進(jìn)行有秩序的鼓泡，目測(cè)液體攪動(dòng)微弱。湍流鼓泡區(qū)在較高的表觀氣速下，安靜鼓泡狀態(tài)不再能維持。此時(shí)部分氣泡凝聚成大氣泡，塔內(nèi)氣液劇烈無定向攪動(dòng)，呈現(xiàn)極大的液相返混。氣體以大氣泡和小氣泡兩種形態(tài)與液體相接觸，大氣泡上升速度較快，停留時(shí)間較短，小氣泡上升速度較慢，停留時(shí)間較長(zhǎng)，形成不均勻接觸的狀態(tài)，稱為湍流鼓池區(qū)。栓塞氣泡流動(dòng)區(qū)在小直徑氣泡塔中，較高表觀氣速下會(huì)出現(xiàn)栓塞氣泡流動(dòng)狀態(tài)。這是由于大氣泡直徑被鼓泡塔的器壁所限制，實(shí)驗(yàn)觀察到栓塞氣泡流發(fā)生在小直徑直至0.15m直徑的鼓泡塔中。知識(shí)點(diǎn)二鼓泡塔反應(yīng)器三、鼓泡塔反應(yīng)器中的流動(dòng)特性知識(shí)點(diǎn)二鼓泡塔反應(yīng)器四、鼓泡塔反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)氣體以小的氣泡形式均勻分布，連續(xù)不斷地通過氣液反應(yīng)層，保證了氣、液接觸面，使氣、液充分混合，反應(yīng)良好。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易清理，操作穩(wěn)定，投資和維修費(fèi)用低。鼓泡塔反應(yīng)器具有極高的儲(chǔ)液量和相際接觸面積，傳質(zhì)和傳熱效率較高，適用于緩慢化學(xué)反應(yīng)和高度放熱的情況。

在塔的內(nèi)、外都可以安裝換熱裝置。和填料塔相比較，鼓泡塔能處理懸浮液體。知識(shí)點(diǎn)二鼓泡塔反應(yīng)器四、鼓泡塔反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)為了保證氣體沿截面的均勻分布，鼓泡塔的直徑不宜過大，一般在2~3m以內(nèi)。鼓泡塔反應(yīng)器液相軸向返混很嚴(yán)重，在不太大的高徑比情況下，可認(rèn)為液相處于理想混合狀態(tài)，因此較難在單-連續(xù)反應(yīng)器中達(dá)到較高的液相轉(zhuǎn)化率。鼓泡塔反應(yīng)器在鼓泡時(shí)所耗壓降較大知識(shí)點(diǎn)二填料塔反應(yīng)器學(xué)習(xí)檢測(cè)一、選擇題1.化工生產(chǎn)上，用于均相反應(yīng)過程的化學(xué)反應(yīng)器主要有（）。A、釜式、管式 B、鼓泡塔式C、固定床 D、流化床 E、移動(dòng)床2.環(huán)氧乙烷水合生產(chǎn)乙二醇常用下列哪種形式的反應(yīng)器（）A、管式 B、釜式 C、鼓泡塔 D、固定床3.各種類型反應(yīng)器采用的 傳熱裝置中，描述錯(cuò)誤的是()A、間歇操作反應(yīng)釜的傳熱裝置主要是夾套和蛇管，大型反應(yīng)釜傳熱要求較高時(shí)，可在釜內(nèi)安裝列管式換熱器B、對(duì)外換熱式固定床反應(yīng)器的傳熱裝置主要是列管式結(jié)構(gòu)C、鼓泡塔反應(yīng)器中進(jìn)行的放熱應(yīng)，必需設(shè)置如夾套、蛇管、列管式冷卻器等塔內(nèi)換熱裝置或設(shè)置塔外換熱器進(jìn)行換熱 D、同樣反應(yīng)所需的換熱裝置，傳熱溫差相同時(shí)，流化床所需換熱裝置的換熱面積一定小于固定床換熱器學(xué)習(xí)檢測(cè)一、判斷題1.氣液相反應(yīng)器按氣液相接觸形態(tài)分類時(shí)，氣體以氣泡形式分散在液相中的反應(yīng)器形式有鼓泡塔反應(yīng)器、攪拌鼓泡釜式反應(yīng)器和填料塔反應(yīng)器等。2．鼓泡塔內(nèi)氣體為連續(xù)相，液體為分散相，液體返混程度較大。3．苯烴化制乙苯，乙醛氧化合成醋酸，乙烯直接氧化生產(chǎn)乙醛都可選用鼓泡塔反應(yīng)器。4.鼓泡塔反應(yīng)器和釜式反應(yīng)器一樣，既可要連續(xù)操作，也可以間歇操作。02鼓泡塔反應(yīng)器仿真操作任務(wù)知識(shí)點(diǎn)一生產(chǎn)方法及工藝路線一、生產(chǎn)方法及反應(yīng)機(jī)理

乙醛首先與空氣或氧氣氧化成過氧醋酸，而過氧醋酸很不穩(wěn)定，在醋酸錳的催化下發(fā)生分解，同時(shí)使另一分子的乙醛氧化，生成二分子乙酸。氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)。CH3CHO+O2→CH3COOOHCH3COOOH+CH3CHO→2CH3COOH總的化學(xué)反應(yīng)方程式為：CH3CHO+1/2O2→CH3COOH+292.0kj/mol。知識(shí)點(diǎn)一生產(chǎn)方法及工藝路線二、工藝流程簡(jiǎn)述知識(shí)點(diǎn)二工藝技術(shù)指標(biāo)一、控制指標(biāo)序號(hào)名稱儀表信號(hào)單位控制指標(biāo)1T101壓力PIC109A/BMPa0.19

0.012T102壓力PIC112A/BMpa0.1

0.023T101底溫度TI103A℃77

14T101中溫度TI103B℃73

25T101上部液相溫度TI103C℃68

36T101氣相溫度TI103E℃與上部液相溫差大于13℃7E102出口溫度TIC104A/B℃60

28T102底溫度TI106A℃83

29T102溫度TI106B℃85～7010T102溫度TI106C℃85～70知識(shí)點(diǎn)二工藝技術(shù)指標(biāo)一、控制指標(biāo)序號(hào)名稱儀表信號(hào)單位控制指標(biāo)11T102溫度TI106D℃85～7012T102溫度TI106E℃85～7013T102溫度TI106F℃85～7014T102溫度TI106G℃85～7015T102氣相溫度TI106H℃與上部液相溫差大于15℃16T101液位LIC101%35

1517T102液位LIC102%35

1518T101加氮量FIC101M3/H150

5019T102加氮量FIC105M3/H75

25知識(shí)點(diǎn)二工藝技術(shù)指標(biāo)二、分析項(xiàng)目序號(hào)名稱位號(hào)單位控制指標(biāo)1T101出料含醋酸AIAS102%92～952T101出料含醛AIAS103%<43T102出料含醋酸AIAS104%>974T102出料含醛AIAS107%<0.35T101尾氣含氧AIAS101A、B、C%<56T102尾氣含氧AIAS105%<57T103中含醋酸AIAS106%<80知識(shí)點(diǎn)三崗位操作法知識(shí)點(diǎn)三崗位操作法知識(shí)點(diǎn)三崗位操作法知識(shí)點(diǎn)三崗位操作法知識(shí)點(diǎn)三崗位操作法學(xué)習(xí)檢測(cè)1. 簡(jiǎn)述乙醛氧化制乙酸的反應(yīng)原理（要求文字描述、化學(xué)反應(yīng)方程式、標(biāo)注反應(yīng)條件）2. 乙醛氧化制乙酸反應(yīng)器采用塔式反應(yīng)器的理由是什么？3. 乙醛氧化制乙酸反應(yīng)采用液相反應(yīng)的理由是什么？4. 乙醛氧化制醋酸開車準(zhǔn)備采用醋酸酸洗整個(gè)裝置的理由是什么？5. 簡(jiǎn)述氧化過程設(shè)置T301塔的作用。6. 用方框圖描述酸循環(huán)路徑。7. 乙醛氧化制醋酸第一氧化塔和第二氧化塔溫度控制方案有何不同，為什么？學(xué)習(xí)檢測(cè)8. 乙醛氧化產(chǎn)物主要有哪幾種？高沸塔和低沸塔的塔頂、塔底