kLaDRDL2??L??0.6???D???LL?0.5????gD2R?L??L???????0.622?gD3?RL???2L?0.31?1.1G
6.2鼓泡塔的传热
鼓泡塔中的传热，通常以三种方式进行：利用溶剂、液相反应物或产物的汽化带走热量；采用液体循环外冷却器移出反应热；采用夹套、蛇管或列管式冷却器。
鼓泡床中由于气泡的运动，床层中的液体剧烈扰动。流体对换热器壁的给热系数比自然对流给热系数大10余倍之多，通常它不成为热交换中的主要阻力。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：
2?uOG?L?18时，???L当Kb?13??2?Lg??Lg13??????13?0.146Kb1314?cL?2?????L?13；
??当Kb?18时，?????2L?2Lg????13?cL?L??0.3????L?。
7 鼓泡塔反应器的简化反应模型
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??????yccG?1?y?OLB'1B1B2?1y?1?y2???ap????y?aL??1?2?KG?pt?2????2??p? ??*如果是半间歇操作，则：
?x??KcBtBB0??ap??y?a?p?1?Gt??22?????p?dt ??*考虑气相轴向弥散的计算方法：
液相为全返混而气相可用轴向弥散模型，对不可逆反应，液相主体cAL=0，
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即
dcPedz1G2AG2d?cdAG?StGcAG?0
zLevenspiel将上式的解析解与活塞流进行比较，得出了轴向弥散对反应容积的定量影响，绘出了下图8：
图8 鼓泡塔气相混合对反应器高度的影响
8 搅拌鼓泡反应器
适用于气体与黏性液体或悬浮溶液的反应系统，气体的分散主要靠机械搅拌，反应器操作可靠，放大容易，可以方便地半间歇式操作。但功率消耗较大，严重的气液相返混，转动轴密封和稳定性等问题。
广泛应用于发酵、生物化学、制药以及有机化合物的氧化、加氢、氯化等生产过程。另外，湿法冶金和废水处理也常用这种反应器。
按气体导入方式分三种（图9）：
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强制分散：气体由搅拌器下的各种静态予分布装置（如分气环，多孔烧结板）导入。
自吸分散：借搅拌桨旋转形成的低的背压，使气体经中空轴由液面上方吸入。
表面充气分散：借快速表面搅拌形成的旋涡，夹带气体而使液体表面充气；并由处于下方的轴流型搅拌器使气液混合均匀。
搅拌器形式：盘式涡轮；斜式平板桨；螺旋桨。 搅拌器作用：液体混合，气体分散。
图9 搅拌反应器类别示意图
图10 三种搅拌器液体循环示意图
9 鼓泡反应器的热稳定性
连续操作的鼓泡或搅拌鼓泡反应器中，由于反应器存在着严重的轴向返混，可出现多重定态。气液反应是多相反应，它与单相反应相比，热稳定性更为复杂，它是化学反应速率、传递速率和溶解度的共同作用结果。其多态的数目也较单相
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反应为多。
10 鼓泡塔反应器的经验计算法
由于气液反应过程是伴有化学反应的传递过程，比较复杂，虽然气液反应理论有了很大发展，对于工业生产设备的选型和过程强化指导能起指导作用，但尙不能定量地设计气液反应器设备，鼓泡塔反应器体积的确定仍然使用经验法。 10.1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：静液层体积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
（1）充气液层的体积VR
VR?VG?VL?（2）分离空间体积VE VE?（3）顶盖死角体积VC
VL 1??G?4D2HE
?D3 VC?
12?10.2反应器直径和高度的确定
空塔气速 u0G?qVG?3600AtqVG3600??4
D2可得 D?0.0188qVG u0G 14
u0G由实验或工厂数据确定，qVG由生产任务确定。一般u0G=0.0028～0.0085m/s，当u0G取得较小时，塔径D必然较大，应考虑气体沿径向均匀分布；当u0G较大时，D则较小，液面会比较高，气体入口处静压力增大，气体输送费用增加，并可能出现液柱腾涌的不正常现象，塔高和塔径之比一般取值在3～12之间。
11 鼓泡塔反应器的工业应用实例
鼓泡塔是一种常用的气液接触反应设备，各种有机化合物的氧化反应，如乙烯氧化生成乙醛、乙醛氧化生成醋酸或醋酸酐、环己醇氧化生成己二酸、环己烷氧化生成环己醇和环己酮、及石蜡和芳烃的氧化反应、C18～C20烃氧化生成皂用脂肪酸、对二甲苯氧化生成苯二甲酸、在硫酸水溶液中异丁酸水解生成异丁烯、氨水碳化生成碳酸氢铵等反应都采用鼓泡塔。
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