第五章反應(yīng)器的類型及設(shè)計1反應(yīng)器的設(shè)計是針對化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行的，如反應(yīng)器的選型、條件的優(yōu)化和放大。2反應(yīng)器放大，應(yīng)考慮反應(yīng)器放大前后保持轉(zhuǎn)化率或收率相等，而反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和收率是由化學(xué)平衡和反應(yīng)速率決定的，其中反應(yīng)速率是根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模計算所需反應(yīng)器有效容積的依據(jù)。3從微觀看，平衡常數(shù)K和反應(yīng)速率常數(shù)k只與反應(yīng)系統(tǒng)的溫度和壓強(qiáng)有關(guān)；不會因反應(yīng)器的構(gòu)型和大小的不同而改變。4從宏觀看，實際的化學(xué)反應(yīng)速率，除反應(yīng)系統(tǒng)溫度和反應(yīng)物料濃度的影響外，還受物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間及其分布的影響。§5.1工業(yè)反應(yīng)器的基本類型一、按反應(yīng)器的構(gòu)型特征分類可分為：釜式、管式、塔式、固定床和流化床式。釜式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)分為：(1)釜體：高徑比較小的圓筒體(2)攪拌器：由電動機(jī)驅(qū)動的安裝有漿葉的攪拌軸組成(3)換熱器：有殼壁夾套和釜內(nèi)安裝蛇管兩種形式管式反應(yīng)器：為一個細(xì)長的直管或由多管組成的列管，管子長徑比應(yīng)大于30。塔式反應(yīng)器：高大的圓筒體內(nèi)安裝塔板或填料。固定床反應(yīng)器：管式反應(yīng)器或塔式反應(yīng)器內(nèi)填充催化劑固體顆粒。流化床反應(yīng)器：將細(xì)小催化劑顆粒在管式或塔式反應(yīng)器內(nèi)借流體自下而上的鼓動作用，使之懸浮在反應(yīng)器中。二、按反應(yīng)物料的相態(tài)分類有均相反應(yīng)器和非均相反應(yīng)器三、按操作方法分：間歇操作、連續(xù)操作和半間歇操作

間歇反應(yīng)器：反應(yīng)物料一次加入反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)到一定時間后，將反應(yīng)物料全部卸出，清洗設(shè)備后，重新進(jìn)行加料重復(fù)操作。半間歇反應(yīng)器：將反應(yīng)物料中的一種或幾種物料一次加入反應(yīng)器，而將另一種物料以一定速率連續(xù)加入反應(yīng)器，直至反應(yīng)過程完成后，停止進(jìn)料，同時卸出全部物料.另一種半間歇操作是分批向反應(yīng)器將反應(yīng)產(chǎn)物蒸出。連續(xù)反應(yīng)器：物料以一定流速連中加入物料，但連續(xù)續(xù)送入反應(yīng)器，同時反應(yīng)產(chǎn)物又連續(xù)從反應(yīng)器中流出?！?.2間歇操作攪拌釜主要是進(jìn)行恒溫恒容反應(yīng)的反應(yīng)器。其特征：反應(yīng)過程中，反應(yīng)物濃度隨時間變化。反應(yīng)時間是設(shè)計反應(yīng)器的重要依據(jù)一、等溫間歇操作的反應(yīng)時間反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)時間的關(guān)系：

對間歇操作攪拌器進(jìn)行設(shè)計計算時，必須確定處理每一批物料所需的操作時間。包括：反應(yīng)時間t，裝料、卸料和清洗等作業(yè)消耗的輔助時間t’（由經(jīng)驗確定）。

當(dāng)已知單位時間應(yīng)處理的物料的體積流量（生產(chǎn)任務(wù)）qV,則可計算出所需反應(yīng)器的有效容積（裝料容積）VR，即:通常間歇攪拌釜的有效容積為釜總體積的75%-85%。如果反應(yīng)過程發(fā)生起泡或沸騰等現(xiàn)象，裝料系數(shù)η應(yīng)減小至0.4-0.6。攪拌釜的總體積為：二、間歇操作攪拌釜放大應(yīng)注意的問題（1）在滿足了生產(chǎn)能力所需攪拌釜體積的前提下，必須注意攪拌系統(tǒng)所達(dá)到的釜內(nèi)物料的混合狀態(tài)應(yīng)與實驗時所采用的小釜內(nèi)物料的混合狀態(tài)相同。比如:1)對于兩種液體物料的均勻混合，在設(shè)計攪拌器時，可取大小兩個攪拌系統(tǒng)葉輪末相速度相等的準(zhǔn)則。即：

2)或者采用單位容積(v)投入的攪拌功率(P)相等(P/v，又稱之為攪拌強(qiáng)度)的準(zhǔn)則，即：（2）當(dāng)攪拌釜放大時，依靠釜壁夾套作為傳熱面積，不會隨釜的體積的放大而按相同比例增大；相反，其單位體積所具有的釜壁傳熱面積相應(yīng)會減小，則不一定符合要求.可在釜內(nèi)可安裝蛇形管,但會形成阻力,此時可對攪拌葉輪大小和轉(zhuǎn)速作適當(dāng)調(diào)整.設(shè)計攪拌釜傳熱面積：先根據(jù)熱量衡算求出所需的加熱（或冷卻）的熱量，然后根據(jù)加熱介質(zhì)的進(jìn)出口溫度計算介質(zhì)的用量和傳熱面積。（3）對于不同物料系統(tǒng)和工藝要求的混合，應(yīng)選擇不同形式的攪拌釜。1)低粘度互溶液體的混合:

采用渦輪式攪拌釜,當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，也可采用平直槳式攪拌釜、這種攪拌釜的功率消耗量較低，但混勻時間比渦輪式攪拌釜長。用推進(jìn)式螺旋槳，也可取得相同的攪拌效果.2)固液懸浮液或固體在液體中溶解:

應(yīng)促使物料的容積循環(huán)，可用渦輪式攪拌釜。a:如果固體的相對密度與液體的相對密度相近，則固體不容易沉降，當(dāng)固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和液體的粘度都較小時，則用推進(jìn)式螺旋槳.b:當(dāng)固、液相對密度較大，若只要求固體離開釜底而不要求均勻懸浮時，應(yīng)安裝底擋板；如果要求均勻懸浮，則應(yīng)同時安裝底擋板和壁擋板；3)對于氣體在液體中分散或氣體的吸收:要求良好的容積循環(huán)和剪切作用,選用渦輪式攪拌器。

a:當(dāng)液層深度大時，宜用多層攪拌槳，釜內(nèi)也應(yīng)有擋板，通氣管應(yīng)插入在攪拌槳下面，氣體則由攪拌釜下的中央管口或環(huán)形分布管口排山。

b:為促進(jìn)釜內(nèi)物料和釜壁間的傳熱，以及需除占粘附于釜壁的沉淀或粘稠液體，則可采用錨式或框式攪拌釜.

其外部邊緣與釜壁和釜底的形狀一致，易刮動粘附于釜底和釜壁的物料,提高傳熱效果，但液體隨攪拌釜作水平方向旋轉(zhuǎn)、攪動并不激烈。轉(zhuǎn)速一般只有20—80轉(zhuǎn)/分。

4)高粘度液體的攪拌:這種液體不能依靠攪拌釜使液體翻騰而產(chǎn)生容積循環(huán),它們的混合必須依靠攪拌釜轉(zhuǎn)動攪混整個液體。故不能用推進(jìn)式攪拌釜,可采用錨式(或框式)、螺帶式、螺桿式等型式。一、活塞流反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型

根據(jù)活塞流模型的概念，物料通過反應(yīng)器內(nèi)任一體積微元dv的物料衡算關(guān)系，如圖5-3所示?！?.3管式反應(yīng)器則物料衡算式可寫為:5-9設(shè)反應(yīng)物組分A的初始摩爾流量為,則有:5-9可寫成:對5-10進(jìn)行積分:5-105-11令qv.0,為反應(yīng)物料的初始體積流量，則則有

對于絕熱非等溫系統(tǒng)，應(yīng)考慮溫度改變對反應(yīng)速率所產(chǎn)生的影響。通過熱量衡算可以求出轉(zhuǎn)化率變化與溫度變化的關(guān)系：

為組分A在反應(yīng)物料中占的摩爾分?jǐn)?shù),%;為反應(yīng)物料的平均摩爾定壓熱容,J/(mol.K).5-12如果物料在管內(nèi)流動產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)降時，則應(yīng)考慮壓強(qiáng)的變化對于化學(xué)反應(yīng)速率的影響。對于空管，用范寧公式計算：

α為換算因子,壓強(qiáng)量綱不同,α值不同,見表5-1如果反應(yīng)管內(nèi)填充了固體顆粒，計算壓強(qiáng)降時應(yīng)考慮顆粒床層產(chǎn)生的阻力。只用物料衡算式計算:恒溫系統(tǒng),壓強(qiáng)變化很小物料衡算式和熱量衡算式:變溫系統(tǒng)物料衡算式、熱量衡算式和動量衡算式聯(lián)立求解:反應(yīng)管很長，阻力損失較大在空管內(nèi)物料層流流動：摩擦因子f=16/Re在空管內(nèi)物料湍流流動：二、管式反應(yīng)器放大應(yīng)注意的問題1）為了保持反應(yīng)器內(nèi)物料的流動狀況在放大后與放大前相同，無論是作層流還是作湍流，都應(yīng)保持兩系統(tǒng)內(nèi)物料流動的雷諾數(shù)相等；2)在保持大小兩反應(yīng)系統(tǒng)幾何相似的前提下，應(yīng)使兩反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)物料流動的停留時間分布函數(shù)相同。3）反應(yīng)器內(nèi)物料流動所產(chǎn)生的壓強(qiáng)變化與總壓相比，如能忽略不計，則放大后的平均停留時間可用計算；4）對于氣相反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)器的管長遠(yuǎn)大于管徑，而產(chǎn)生的壓強(qiáng)變化又影響到反應(yīng)器內(nèi)的總壓時，除了保證放大前后兩反應(yīng)系統(tǒng)具有相同的平均停留時間和停留時間分布函數(shù)外，還必須保證壓強(qiáng)的變化值相同?！?.4連續(xù)操作攪拌釜一、連續(xù)操作攪拌釜的數(shù)學(xué)模型可分為單釜和多釜串聯(lián)兩種反應(yīng)器,如圖5-4和5-5所示意單釜釜內(nèi)的物料充分?jǐn)嚮?，近似于理想混合狀態(tài)；多釜可視為若干理想混合反應(yīng)器串聯(lián)每一釜內(nèi)物料衡算都遵循以下衡算關(guān)系:可改成:5-16式中：，表示物料通過反應(yīng)器的空間時間，h。

如果物料濃度的變化用反應(yīng)轉(zhuǎn)化率xA表示，當(dāng)n=1時，上式變?yōu)?5-17設(shè)化學(xué)反應(yīng)為一級不可逆反應(yīng)單釜一級不可逆反應(yīng)的設(shè)計方程：對于多釜串聯(lián)，當(dāng)各釜的有效容積相等：多釜串聯(lián)連續(xù)操作的的攪拌釜一級不可逆反應(yīng)的設(shè)計方程為：代入5-17二、連續(xù)操作攪拌釜放大應(yīng)注意的問題1）設(shè)計方程是在假定釜內(nèi)物料的流動與混合已達(dá)到了理想混合狀態(tài)的情況下導(dǎo)出的,運(yùn)用該方程進(jìn)行設(shè)計計算時，實際反應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)盡可能滿足或接近這一條件。2）應(yīng)保持大小兩系統(tǒng)內(nèi)物料流動的停留時間分布函數(shù)相同，平均停留時間相等。還要保證大小兩系統(tǒng)的單位容積傳熱面積的傳熱量相等。3）要保持大小兩系統(tǒng)內(nèi)物料流動的停留時間分布函數(shù)和平均停留時間相同，則需保持物料流動的空間速度相等；而要保證大小兩系統(tǒng)單位容積傳熱面積相等，則需要改變釜的結(jié)構(gòu)。4）對于多釜串聯(lián)反應(yīng)器的放大，應(yīng)保證大小兩系統(tǒng)中每一釜內(nèi)物料流動的停留時間分布相同、溫度相同和反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率相同；且反應(yīng)速率應(yīng)當(dāng)不受攪拌速率的影響。5）對于非均相反應(yīng)系統(tǒng)，放大的依據(jù)是保持大小兩系統(tǒng)的相界面相等，但是測定實際反應(yīng)器內(nèi)的相界面積很困難，通常是以保持單位容積輸入的攪拌功率相等來取代的?！?.5固定床催化反應(yīng)器

特點：催化劑床層的床徑較小，床層內(nèi)物料的流動速度較高，可視為“擬活塞流反應(yīng)器”一、固定床反應(yīng)器放大應(yīng)考慮的問題1.反應(yīng)熱效應(yīng)的影響當(dāng)反應(yīng)器放大后，由于反應(yīng)產(chǎn)生的熱效應(yīng)十分明顯，此時對于吸熱反應(yīng)，應(yīng)考慮如何供熱；對于放熱反應(yīng)，則應(yīng)考慮如何去熱。且應(yīng)盡可能減小床層內(nèi)的溫度梯度，力求溫度均勻。2.最佳反應(yīng)溫度在此最佳操作溫度范圍內(nèi)，催化劑的活性和催化劑對催化反應(yīng)的選擇性應(yīng)處于最佳狀態(tài)。3.催化劑床層(1)床層的直徑，催化劑的填充高度和填充的均勻性都會影響反應(yīng)器內(nèi)物料流動的停留時間分布、濃度分布和溫度分布等。(2)為了保證良好的反應(yīng)條件，催化劑床層的直徑不宜過粗，床層高度不宜過大，催化劑的填充應(yīng)力求消除顆粒搭橋形成的空穴和短路等不均勻現(xiàn)象。因此有了列管式和多層式等多種結(jié)構(gòu)形式。如圖所示意:二、固定床催化反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型該類反應(yīng)器具有擬均相模型和非均相模型1.擬均相模型不考慮催化劑的存在，把整個反應(yīng)過程作為均相看待。2.非均相模型充分考慮物料主體與催化劑表面的差別，對流體主體和催化劑分別列出物料衡算方程。由于非均相模型較復(fù)雜，大多數(shù)研究與設(shè)計多采用擬均相一維模型。即以軸向活塞流為基礎(chǔ)建立的數(shù)學(xué)模型。

假定:在反應(yīng)器的徑向無濃度梯度和溫度梯度，而沿軸向出現(xiàn)的濃度變化和溫度變化則是由物料的總體流動和化學(xué)反應(yīng)所引起的。2定常態(tài)條件下，固定床中進(jìn)行絕熱催化反應(yīng)，其物料衡算式、熱量衡算式和動量衡算式如下:其中:ε為催化劑床層空隙率,為摩擦系數(shù),量綱為1.5-215-225-23式中:為修正的雷諾數(shù),代入5-23得:上述數(shù)學(xué)模型為固定床反應(yīng)器的設(shè)計方程。在設(shè)計時數(shù)學(xué)模型的運(yùn)算并不困難，如果用機(jī)算機(jī)，則更為方便，可以求出不同工藝條件和不同工藝要求時的催化劑床層高度和床層體積。5-24§5.6流化床反應(yīng)器屬于非均相反應(yīng)裝置，它與固定床反應(yīng)器不同之處是：固體顆粒懸浮在流體中，不斷地處于攪動狀態(tài)，其傳熱和傳質(zhì)性能都比固定床反應(yīng)器優(yōu)越。模型假定：1）在床層內(nèi)存在氣泡相、氣泡暈相和乳化相。在這三相間的物質(zhì)傳遞和反應(yīng)過程是串聯(lián)的。2）床層內(nèi)氣泡的大小均勻且均勻分布于床層中。上升氣泡的有效直徑可用當(dāng)量直徑表示。3）乳相中的氣體處于臨界流態(tài)化速度下運(yùn)動，而超過臨界流態(tài)化速度的所有氣體則呈氣泡形式通過床層。

關(guān)于流化床的數(shù)學(xué)模型已有兩相模型、三相模型、四相模型等多種,比較成熟和應(yīng)用簡便的為三相模型中的一種鼓泡床模型。一、流化床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型4）當(dāng)操作氣速(臨界流態(tài)化氣速)時，床層內(nèi)的鼓泡條件即可滿足。5)當(dāng)>6-11時，乳相中的氣體全部轉(zhuǎn)為向下流動。氣泡中的氣體量遠(yuǎn)大于乳化相中的氣體量，該模型可用氣泡組成代替總氣相組成，不必考慮乳化相中氣體的變化。根據(jù)假定，可作出如圖5-9所示的鼓泡床模型示意圖，并列出物料衡算式如下：5-26式中：cb，cc，ce分別為反應(yīng)物在氣泡、氣泡暈和乳化相中的濃度；

(Kb,c)b，(Kc,e)b分別為以單位氣泡體積為基準(zhǔn)的氣泡與氣泡暈：氣泡暈與乳化相之間在單位時間內(nèi)交換的氣體體積，稱為“相間交換系數(shù)”；

rb,rc,re分別為氣泡、氣泡暈、乳化相中固體顆粒體積與氣泡體積之比；

ub氣泡上升速度；

Kr為以固體體粒子體積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率常數(shù)；

(K總)b為以氣泡體積為基準(zhǔn)的總括反應(yīng)速率常數(shù)，(傳到氣泡暈中的量)(氣泡暈中反應(yīng)的量)(傳到乳化相中的量)(傳到乳化相中的量)(乳化相中反應(yīng)的量)5-275-28(Kb,c)b(cb-cc)=rckrce+(Kce)b(cc-ce)(Kc,e)b(cc-ce)=rekrce將式(5-26)在邊界條件L=0時,cb=cA,0積分得其中Lf為操作時流化床的床層高度，可由床層的膨脹比R求出,即對于無內(nèi)部構(gòu)件的自由床，及值按下式計算：5-30安裝了斜片擋板或擋網(wǎng)的流化床，則按下式計算：式(5-31)的適用范圍為：0.07<u<0.92cm/s。(5-31)

通常臨界流化狀態(tài)的床層高度Lm,f可用靜床高度L代替。在已知膨脹比R的情況下，操作時的床層高度Lf可求出。由式(5-26)，(5-27)，(5-28)，消去cc和ce

，得：(5-32)其中:式中：D為氣體擴(kuò)散系數(shù),db為氣泡的有效直徑，umf為起始流態(tài)化速度，εmf為臨界流態(tài)化時的床層孔隙率。rb一般取0.01-0.001，由于氣泡中固體顆粒極少，可以忽略不計。式中：vw,vb分別為床層內(nèi)固體體積和氣泡體積.(5-33)(5-34)(5-35)rc式中：δb為氣泡占床層體積的分?jǐn)?shù)，即：式小：u為氣體的空床流速，um,f為起始流態(tài)化速度，ub為氣泡上升速度。

re(5-36)(5-37)(5-38)rc由式(5-33)計算出Kf值，即可求出L＝Lf時流化床反應(yīng)器的最終轉(zhuǎn)化率xA。如果已知最終轉(zhuǎn)化率xA

，就可以由式(5-39)求出Kf,再由式(5-32)求出床層高度Lm在上述模型中，主要參數(shù)是上升氣泡的有效直徑db，但沒有可靠公式計算，通常由試驗測定。(5-39)二、流化床反應(yīng)器放大應(yīng)考慮的問題1.催化劑(1)所使用的催化劑應(yīng)具有良好活性、選擇性和穩(wěn)定性，其中活性的控制尤為重要。通常取以靜止床層為基準(zhǔn)時的反應(yīng)速率常數(shù)為宜。(2)由返混程度大，易加速副反應(yīng)，催化劑失活也比固定床快，故對其選擇性要求較高。此外，催化劑必須耐磨，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，活性組分不易流失，而且粒度分布也應(yīng)適當(dāng)，以便保持良好的流態(tài)化性能。

(3)通常細(xì)顆粒床層(dp＝50-100μm)比粗顆粒床層(dp＞200μm)的流化性能好。當(dāng)反應(yīng)器放大需增加床層高度和增大氣速時，不易產(chǎn)生短路。根據(jù)經(jīng)驗，粒徑的分布倩況應(yīng)大致為：50-70μm的占50％，小于44μm的占25％一30％，大于88μm的占5％一20％.2.操作條件操作條件在流化床放大時必然有所改變，因為放大后的氣、固相接觸不如小裝置好，必須用增加床層的高徑比來延長反應(yīng)時間，但又易引起節(jié)涌,對于大床層，通常應(yīng)控制床層的高徑比在3以下。為了促進(jìn)流態(tài)化和加強(qiáng)物料的混合與傳熱，流化床放大后，往往要加大空速,并適當(dāng)提高溫度，增加反應(yīng)速率來彌補(bǔ)氣固相接觸不良和返混帶來的影響。

(3)床徑較小時，徑向和軸向的濃度梯度都較大。當(dāng)床徑放大后，由于乳化相中物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)增大，使乳化相中的濃度梯度減小甚至消失。因此，由床徑為50mm的小型試驗裝置放大至床徑為500mm的中試裝置時，產(chǎn)生的放大效應(yīng)特別明顯，而由500mm床徑再放大，則不會有太明顯的放大效應(yīng)。故冷模試驗的床徑一般都大于500mm。3.反應(yīng)器結(jié)構(gòu)(1)對于氣體分布板的要求：保證氣體均勻分布，板上應(yīng)無積料，能維持床層流態(tài)化均勻。(2)床層內(nèi)的垂直管束具有加強(qiáng)傳熱和控制氣泡合并增大的作用。橫向擋板有限制氣、固相流動，改變床層內(nèi)濃度和溫度分布的作用。(3)由小床放大至大床，擋板的間距可適當(dāng)增大。4.反應(yīng)速率和反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率對于低轉(zhuǎn)化率反應(yīng)（單程轉(zhuǎn)化率在20%以下），流動狀態(tài)對反應(yīng)結(jié)果影響較小，如果轉(zhuǎn)化率很高，且有串聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生，有物料返混則不利于反應(yīng)。對于主反應(yīng)速率遠(yuǎn)大于副反應(yīng)速率，而且表面反應(yīng)速率大于相際間的傳質(zhì)速率的情況，需要強(qiáng)化傳質(zhì)。對于傳質(zhì)速率大于表面反應(yīng)速率，單程轉(zhuǎn)化率不高而副反應(yīng)的影響又比較明顯的情況，則宜采用低氣速，提高催化劑的活性，增加氣、固相接觸時間，以及提高反應(yīng)的溫度等措施來提高表面反應(yīng)速率?！?.7氣、液反應(yīng)器一、氣、液反應(yīng)器的選型選型時應(yīng)注意氣、液反應(yīng)器的特征：1.氣、液相接觸方式1）對于逆流操作的塔設(shè)備，氣體和液體都可近似看成活塞流。氣、液間有較大的濃差推動力。2）在鼓泡塔中，氣體為活塞流，液體近似全混流。3）在攪拌鼓泡釜中，氣、液兩相均可視為全混流。

2．傳質(zhì)系數(shù)(KG，KL)

當(dāng)液體成滴狀分散在氣相中，氣相傳質(zhì)系數(shù)KG高，液相傳質(zhì)系數(shù)KL低。如果氣體以氣泡狀態(tài)分散于液體時，則液相傳質(zhì)系數(shù)KL

高，而氣相傳質(zhì)系數(shù)KG低。

3．氣、液相的流動速率填料塔的液速/氣速比受到一定的限制，在常壓下一般都控制在10左右。4．氣、液相反應(yīng)的控制步驟當(dāng)傳質(zhì)速率由兩相界面的氣膜或液膜控制時，應(yīng)選具有高相界面的反應(yīng)器；但也要注意傳質(zhì)系數(shù)的大小。

例如:由液膜控制時,不宜選用噴淋塔。因為噴淋塔雖有很高的相界面，但液相傳質(zhì)系數(shù)KL較小。同理，由氣膜控制時，則不宜選用鼓泡式反應(yīng)器。因為鼓泡式設(shè)備內(nèi)的氣相傳質(zhì)系數(shù)KG較小。二幾種類型的氣、液反應(yīng)器二氣、液反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型由于氣、液反應(yīng)器型式有多種，根據(jù)氣、液兩相物料流動的形態(tài)不同有模型，即

(1)氣、液兩相均為全混流的數(shù)學(xué)模型；

(2)氣相為活塞流，液相為全混流的數(shù)學(xué)模型；

(3)氣、液兩相均為活寒流的數(shù)學(xué)模型：較廣泛應(yīng)用的是針對鼓泡塔設(shè)計的氣相為活塞流，液相為全混流的數(shù)學(xué)模型：設(shè)鼓泡塔中氣相組分A與液相組分B成逆流接觸進(jìn)行吸收反應(yīng)，塔內(nèi)液相濃度均一，且單位體積氣、液混合物的相界面積A不隨位置而改變；但塔內(nèi)的總壓則隨塔高而改變，并符合以下線性關(guān)系：(5-40)如圖5-11所示，在塔內(nèi)距上界面的距離為Z處取一微元高度為dZ，對此微元段作物料衡算，則有：將5-41積分得：5-415-42設(shè)反應(yīng)A+B-S為擬一級反應(yīng)，由于液相呈全混流狀態(tài)，塔內(nèi)組分B的濃度均一恒定，而液膜內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速率與物理吸收速率之比遠(yuǎn)大于1。此時，鼓泡吸收塔內(nèi)的宏觀反應(yīng)速率(-rA)可表示為：代入5-41得5-435-44在恒溫條件下的吸收過程k為常數(shù)；如果氣、液相界面氣相一側(cè)氣膜的阻力可忽略不計,則相界而處組分A的分壓PA,i應(yīng)與氣相主體的分壓PA,G相等。則有由5-40,5-45,5-44得5-455-46當(dāng)Z=0時yA＝y(tǒng)A.0；Z＝L時，yA＝y(tǒng)A.L積分得:5-47解式(5-47)即可求出鼓泡塔內(nèi)氣、液混合物的高度L如果氣膜內(nèi)的傳遞阻力不能忽賂．則應(yīng)找出氣膜內(nèi)組分A的分壓PA,i與氣相主體內(nèi)組分A的分壓PA,G的關(guān)系。因為組分A通過氣膜的傳質(zhì)速率應(yīng)與該組分在液相中的轉(zhuǎn)化速率相等，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)速率大于物理吸收速率時，即得5-48則5-49鼓泡塔內(nèi)氣、液混合物層高與塔徑之比(L/D)一般為3~12。鼓泡塔的高度除了氣、液混合物的高度外，還包括氣、液相分離空間，其高度一般約為氣、液混合物高度的1/3左右.第八節(jié)氣、液、固三相反應(yīng)器氣、液、固三相反應(yīng)器有滴流床反應(yīng)器和漿態(tài)反應(yīng)器兩種形式一、滴流床反應(yīng)器滴流床反應(yīng)器類似于固定床反應(yīng)器．兩者不同之處是在滴流床反應(yīng)器內(nèi)存在液相和氣相兩相流動.

滴流床的數(shù)學(xué)模型是在如下假定的基礎(chǔ)上建立的：

(1)假定兩相流處于滴流區(qū)，氣體和液體在床層內(nèi)分布均勻

(2)固體催化劑表面完全潤濕;

(3)液體不揮發(fā);

(4)氣、液、固三相的溫度相同;根據(jù)以上假定，可認(rèn)為床層內(nèi)不存在徑向的濃度梯度，氣、液兩相流動均為活塞流?？砂椿钊鬟M(jìn)行物料街算.設(shè)滴流床內(nèi)由氣相組分A和液相組分B進(jìn)行反應(yīng)，若不計氣膜內(nèi)的擴(kuò)散阻力，則氣相中組分A的物料衡算為：5-50設(shè)液相的空床流速為u0.L,對液相作物料衡算，則有:5-51對液相組分B作物料衡算．則5-52在定常態(tài)時，單位時間由液相主體向催化別表面?zhèn)鬟f的物質(zhì)量，應(yīng)等于單位時間在催化劑表面上反應(yīng)的量。因此，5-535-54擴(kuò)散有效因子η與梯勒(Thiele)模數(shù)Φ有關(guān)。當(dāng)反應(yīng)速率只為組分A的濃度的函數(shù)，且在球形催化劑顆粒表面的反應(yīng)為一級反應(yīng)時，η和Φ分別由下式計算：5-555-56

有效擴(kuò)散系數(shù)De系指催化劑微空內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)，它與擴(kuò)散系數(shù)DA的關(guān)系為：即為滴流床反應(yīng)器的設(shè)計方程(數(shù)學(xué)模型)。5-57當(dāng)Z＝0，CG、A＝CG.A

.0，CL.B＝CL.B.0為邊界條件，對上述方程積分并聯(lián)立求解，可以計算催化劑床層高度。如果化學(xué)反應(yīng)速率只與組分A的濃度有關(guān)，對于擬一級反應(yīng)，上述設(shè)計方程紹即可簡化成只有組分A的一個物料衡算式，即：其中KO.G為氣相組分的總傳質(zhì)系數(shù)，稱為“宏觀反應(yīng)速率常數(shù),即5-585-59二漿態(tài)反應(yīng)器氣體為分散相，從固、液混合的漿液中連續(xù)鼓出，固體催化劑則隨液相運(yùn)動。在加氫、氧化、鹵化、聚合和發(fā)酵等化學(xué)或生物反應(yīng)過程中應(yīng)用。漿態(tài)反應(yīng)器有機(jī)械攪拌釜、環(huán)流式反應(yīng)器、鼓泡塔和三相流化床等四種型式。如圖5-12所優(yōu)點:

傳質(zhì)阻力小，傳熱速率高，反應(yīng)速率快，連續(xù)操作和半連續(xù)操作都可應(yīng)用，催化劑可以連續(xù)再生.缺點:返混程度大,產(chǎn)物中帶走的催化劑多，需要分離．催化劑的損失也較大。由于采用的液、固相的流量比較大，則不利于抑制液相內(nèi)產(chǎn)生的副反應(yīng)。謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH安全注射與職業(yè)防護(hù)PART01一、安全注射二、職業(yè)防護(hù)主要內(nèi)容安全注射阻斷院感注射傳播讓注射更安全！《健康報》

別讓輸液成為一個經(jīng)濟(jì)問題有數(shù)據(jù)顯示，是世界最大的“注射大國”。2009年我國平均每人輸液8瓶，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國際上人均2.5—3.3瓶的平均水平。我國抗生素人均消費量是全球平均量的10倍。因此我國被稱為：

“輸液大國、抗生素大國和藥品濫用大國”。2016年國家十五部委重拳出擊

遏制細(xì)菌耐藥《阻斷院感注射傳播，讓注射更安全（2016-2018年）》專項工作指導(dǎo)方案量化指標(biāo)醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)安全注射環(huán)境、設(shè)施條件、器具配置等合格率100%醫(yī)務(wù)人員安全注射培訓(xùn)覆蓋率100%規(guī)范使用一次性無菌注射器實施注射100%（硬膜外麻醉、腰麻除外）醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)對注射后醫(yī)療廢物正確處理率100%醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)內(nèi)部安全注射質(zhì)控覆蓋率100%醫(yī)務(wù)人員安全注射知識知曉率≧95%醫(yī)務(wù)人員安全注射操作依從性≧90%醫(yī)務(wù)人員注射相關(guān)銳器傷發(fā)生率較基線下降≧20%相關(guān)內(nèi)容基本概念安全注射現(xiàn)況不安全注射的危害如何實現(xiàn)安全注射意外針刺傷的處理

基本概念

注射

注射是指采用注射器、鋼針、留置針、導(dǎo)管等醫(yī)療器械將液體或氣體注入體內(nèi)，達(dá)到診斷、治療等目的的過程和方法。包括肌內(nèi)注射、皮內(nèi)注射、皮下注射、靜脈輸液或注射、牙科注射及使用以上醫(yī)療器械實施的采血和各類穿刺性操作。

基本概念

符合三個方面的要求：對接受注射者無危害；對實施者無危害；注射后的廢棄物不對環(huán)境和他人造成危害。不安全注射發(fā)生率東歐：15%中東：15%亞州：50%印度：50%中國：50%對我國某地3066個免疫接種點的調(diào)查表明:一人一針一管的接種點為33.5％一人一針的接種點為62.1％一人一針也做不到的接種點......

目前情況

不安全注射

沒有遵循上述要求的注射常見不安全注射-對接受注射者不必要的注射注射器具重復(fù)使用注射器或針頭污染或重復(fù)使用手衛(wèi)生欠佳注射藥品污染不當(dāng)?shù)淖⑸浼夹g(shù)或注射部位醫(yī)用紗布或其他物品中潛藏的銳器常見不安全注射-對接受注射者減少不必要的注射是防止注射相關(guān)感染的最好方法據(jù)調(diào)查，從醫(yī)療的角度來說，有些國家高達(dá)70％的注射不是必須的應(yīng)優(yōu)先考慮那些同樣能達(dá)到有效治療的其他方法口服納肛不安全注射-對實施注射者采血技術(shù)欠佳雙手轉(zhuǎn)移血液不安全的血液運(yùn)輸手衛(wèi)生欠佳廢棄銳器未分類放置不必要的注射雙手針頭復(fù)帽重復(fù)使用銳器銳器盒不能伸手可及患者體位不當(dāng)不安全注射-對他人不必要的注射帶來過多醫(yī)療廢物醫(yī)療廢物處置不當(dāng)廢棄銳器置于銳器盒外與醫(yī)用紗布混放放在不安全的處置地點—如走廊中容易拌倒廢物處理者未著防護(hù)用品（靴子，手套等）重復(fù)使用注射器或針頭最佳注射操作注射器材和藥物注射器材藥物注射準(zhǔn)備注射管理銳器傷的預(yù)防廢物管理常規(guī)安全操作手衛(wèi)生手套其他一次性個人防護(hù)裝備備皮和消毒清理手術(shù)器械醫(yī)療廢物二次分揀2023/7/6Dr.HUBijie852023/7/611/05/0985銳器盒擺放位置不合適，放在地上或治療車下層頭皮針入銳器盒時極易散落在盒外，醫(yī)廢收集人員或護(hù)士在整理過程中容易發(fā)生損傷不正確使用利器盒絕大部分醫(yī)務(wù)人員對安全注射的概念的理解普遍僅局限于“三查七對”，因此安全注射的依從率也非常低。安全注射現(xiàn)況濫用注射導(dǎo)致感染在口服給藥有效的情況下而注射給藥臨床表現(xiàn)、診斷不支持而使用注射治療

由于濫用注射，導(dǎo)致感染的發(fā)生幾率明顯增加。安全注射現(xiàn)況注射風(fēng)險外部輸入風(fēng)險：注射器具、藥品、材料等產(chǎn)品質(zhì)量；非正確使用信息，非正規(guī)或正規(guī)培訓(xùn)傳遞錯誤信息，非合理用藥及操作習(xí)慣等。內(nèi)部衍生風(fēng)險：注射的“過度”與“濫用”、非正確的注射、未達(dá)標(biāo)的消毒滅菌、被相對忽略的職業(yè)暴露、不被關(guān)注的醫(yī)療廢物管理。

安全注射現(xiàn)況

當(dāng)前院感注射途徑傳播的高風(fēng)險因素使用同一溶媒注射器的重復(fù)使用操作臺面雜亂，注射器易污染注射后醫(yī)療廢物管理欠規(guī)范---注射器手工分離與二次分撿

對患者的危害-------傳播感染

是傳播血源性感染的主要途徑之一，也是不安全注射的最主要危害。注射是醫(yī)院感染傳播的主要途徑之一！不安全注射的危害導(dǎo)致多種細(xì)菌感染，如膿腫、敗血癥、心內(nèi)膜炎及破傷風(fēng)等。敗血癥破傷風(fēng)心內(nèi)膜炎膿腫不安全注射

不安全注射的危害

對醫(yī)務(wù)人員的影響

針刺傷：每年臨床約有80.6%-88.9%的醫(yī)務(wù)人員受到不同頻率的針刺傷！原因：防護(hù)意識薄弱、經(jīng)驗不足、操作不規(guī)范、防護(hù)知識缺乏。

不安全注射的危害

對社會的危害

拿撿來的注射器當(dāng)“玩具”

不安全注射的危害

如何實現(xiàn)安全注射三防：人防、技防、器防四減少：減少非必須的注射操作減少非規(guī)范的注射操作減少注射操作中的職業(yè)暴露減少注射相關(guān)醫(yī)療廢物

如何實現(xiàn)安全注射

重視環(huán)境的準(zhǔn)備警惕銳器傷正確物品管理嚴(yán)格無菌操作熟悉操作規(guī)程執(zhí)行手衛(wèi)生安全注射

如何實現(xiàn)安全注射

進(jìn)行注射操作前半小時應(yīng)停止清掃地面等工作。避免不必要的人員活動。嚴(yán)禁在非清潔區(qū)域進(jìn)行注射準(zhǔn)備等工作。應(yīng)在指定的不會被血液和體液污染的干凈區(qū)域里，進(jìn)行注射準(zhǔn)備。當(dāng)進(jìn)行注射準(zhǔn)備時，必須遵循以下三步驟：1.保持注射準(zhǔn)備區(qū)整潔、不雜亂，這樣可以很容易清潔所有表面2.開始注射前，無論準(zhǔn)備區(qū)表面是否有血液或體液污染，都應(yīng)清潔消毒。3.準(zhǔn)備好注射所需的所有器材：-無菌一次性使用的針頭和注射器-無菌水或特定稀釋液等配制藥液-酒精棉簽或藥棉-銳器盒重視環(huán)境的準(zhǔn)備手衛(wèi)生之前先做腦衛(wèi)生！觀念的改變非常重要！安全注射，“手”當(dāng)其沖！認(rèn)真執(zhí)行手衛(wèi)生工作人員注射前必須洗手、戴口罩，保持衣帽整潔；注射后應(yīng)洗手。操作前的準(zhǔn)備注射前需確保注射器和藥物處于有效期內(nèi)且外包裝完整。操作前的準(zhǔn)備給藥操作指導(dǎo)單劑量藥瓶——只要有可能，對每位患者都使用單劑量藥瓶，以減少患者間的交叉污染多劑量小瓶——如果別無選擇，才使用多劑量藥瓶-在對每個患者護(hù)理時，每次只打開一個藥瓶-如果可能，一個患者一個多劑量藥瓶，并在藥瓶上寫上患者姓名，分開存儲在治療室或藥房中-不要將多劑量藥瓶放在開放病房中，在那里藥品可能被不經(jīng)意的噴霧或飛濺物污染藥物準(zhǔn)備給藥操作指導(dǎo)丟棄多劑量藥瓶：-如果已失去無菌狀態(tài)-如果已超過有效日期或時間（即使藥瓶含有抗菌防腐劑）-如果打開后沒有適當(dāng)保存-如果不含防腐劑，打開超過24小時，或制造商建議的使用時間后-如果發(fā)現(xiàn)未注明有效日期、儲存不當(dāng)，或藥品在不經(jīng)意間被污染或已知道被污染（無論是否過期）藥物準(zhǔn)備給藥操作指導(dǎo)具有跳起打開裝置的安瓿瓶——只要有可能，就使用具有跳起打開裝置的安瓿瓶，而不是需要金屬銼刀才能打開的安瓿瓶如果是需要金屬銼刀才能打開的安瓿瓶，在打開安瓿瓶時，需使用干凈的保護(hù)墊（如一個小紗布墊）保護(hù)手指藥物準(zhǔn)備準(zhǔn)備好注射所需的所有器材：-無菌一次性使用的針頭和注射器-無菌水或特定稀釋液等配制藥液-酒精棉簽或藥棉-銳器盒注射準(zhǔn)備對藥瓶隔膜的操作步驟在刺入藥瓶前用蘸有70%乙醇棉簽或棉球擦拭藥瓶隔膜（隔層），并在插入器材前使其晾干每次插入多劑量藥瓶都要使用一個無菌注射器和針頭不要把針頭留在多劑量藥瓶上注射器和針頭一旦從多劑量藥瓶中吸出藥品并拔出，應(yīng)盡快進(jìn)行注射注射準(zhǔn)備貼標(biāo)簽多劑量藥瓶配制后，應(yīng)在藥瓶上貼上標(biāo)簽：-配制日期和時間藥物的種類和劑量-配制濃度-失效日期和時間-配制者簽名對于不需要配制的多劑量藥品，貼上標(biāo)簽：-開啟日期和時間-開啟者名字和簽名注射準(zhǔn)備皮膚消毒劑在有效期內(nèi)使用。嚴(yán)格落實皮膚消毒的操作流程（以注射點作為中心，自內(nèi)向外，直徑5cm以上）。一人一針一管一用，禁止重復(fù)使用。熟悉操作規(guī)程，嚴(yán)格無菌操作使用同一溶媒配置不同藥液時，必須每次更換使用未啟封的一次性使用無菌注射器和針頭抽取溶媒。必須多劑量用藥時，必須做到一人一針一次使用。熟悉操作規(guī)程，嚴(yán)格無菌操作熟悉操作規(guī)程，嚴(yán)格無菌操作紅圈標(biāo)注地方絕對不能碰觸！××熟悉操作規(guī)程，嚴(yán)格無菌操作皮膚消毒后不應(yīng)再用未消毒的手指觸摸穿刺點！皮膚消毒后應(yīng)完全待干后再進(jìn)行注射！熟悉操作規(guī)程，嚴(yán)格無菌操作現(xiàn)配現(xiàn)用藥液抽出的藥液、開啟的靜脈輸入用無菌液體須注明開啟日期和時間，放置時間超過2小時后不得使用；啟封抽吸的各種溶媒超過24小時不得使用。藥品保存應(yīng)遵循廠家的建議，不得保存在與患者密切接觸的區(qū)域，疑有污染或保存不當(dāng)時應(yīng)立即停止使用，并進(jìn)行妥善處置。

熟悉操作規(guī)程，嚴(yán)格無菌操作

2小時內(nèi)：——輸注類藥品；

24小時內(nèi)：

——溶媒啟封抽吸后；

——滅菌物品啟封后（棉球、紗布等）提倡使用小包裝。每周更換2次：

——非一次性使用的碘酒、酒精等，容器應(yīng)滅菌。

7天內(nèi)：——啟封后一次性小包裝的瓶裝碘酒、酒精.藥品保存：——應(yīng)遵循廠家的建議（溫度、避光）——不得保存在與患者密切接觸的區(qū)域?！捎形廴窘谩?yīng)注明開啟時間物品管理

禁止雙手回套針帽禁止用手傳遞利器禁止用手分離注射器針頭禁止手持銳器隨意走動禁止隨意丟棄銳器，隨時入銳器盒禁止用手直接抓取醫(yī)療廢物

操作時保證充足光線、空間寬敞

操作時從容不迫

操作時盡可能采用有安全保護(hù)裝置的銳器六禁止三操作警惕銳器傷耐用，防穿透，防滲漏。大小合適，銳器可以完整放入?？赡墚a(chǎn)生銳器的地方均配，不需二次分撿。放置的位置醒目且方便使用，治療車要放在上層的側(cè)面。一次性使用、禁止徒手打開、清空或清洗重復(fù)使用。禁止放入其他雜物。到達(dá)3/4時及時封閉。在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中確保密閉，避免內(nèi)容物外漏。

規(guī)范使用銳器盒

二、醫(yī)務(wù)人員職業(yè)暴露體液血液分泌物排泄物其他04年7月23日，廣州某醫(yī)院在一次急診搶救意外傷中,9名醫(yī)務(wù)人員均直接接觸了出血較多的重傷員。當(dāng)時病人血肉模糊，鮮血噴到了當(dāng)班急診醫(yī)生的身上、臉上和眼睛里，另一名醫(yī)生在為病人清創(chuàng)縫合時被扎破手指，麻醉科醫(yī)生帶著受傷的手指為病人進(jìn)行麻醉。當(dāng)時參與搶救的多數(shù)醫(yī)務(wù)人員的白大衣、口罩都被病人的鮮血染濕了。3天后這位病人被檢測出是艾滋病人，HIV抗體反應(yīng)強(qiáng)陽性。半年后有2名醫(yī)務(wù)人員血液檢出艾滋病毒抗體陽性，造成一起艾滋病職業(yè)暴露的悲劇。“艾滋驚魂”事件

銳器傷案例山東某院婦產(chǎn)科主任因全身發(fā)黃、乏力等去查體，結(jié)果是大三陽且轉(zhuǎn)氨酶高達(dá)1300多，診斷暴發(fā)性肝炎。事后回憶，發(fā)病前曾為一大三陽病人手術(shù)時，被針刺傷過，當(dāng)時未在意，沒做任何處理！某院一檢驗科醫(yī)生給一丙肝患者進(jìn)行血氣分析，不慎被沾有病人血液的針頭刺傷，第三個月出現(xiàn)肝炎癥狀，感染丙肝病毒。

醫(yī)務(wù)人員職業(yè)暴露分類①感染性職業(yè)暴露（主要指血源性病原體引起的暴露）②放射性職業(yè)暴露③化學(xué)性（如消毒劑、某些化學(xué)藥品）職業(yè)暴露④其他職業(yè)暴露

中國醫(yī)務(wù)人員特別需要防范的一大類感染性疾病

——血源性感染！醫(yī)務(wù)人員的職業(yè)風(fēng)險感染HIV：全球