气液相反应器概述气液相反应宏观动力学

1、气液相反应器概述气液相反应宏观动力学第1页，共11页，2022年，5月20日，8点6分，星期四概述 气液相反应的基本类型与应用 在反应过程中至少有一种反应物在气相，另一些物质在液相，气相中的反应物必须传递到液相中，然后在液相中发生化学反应，这种类型的反应称气液相反应。 第2页，共11页，2022年，5月20日，8点6分，星期四气液相反应的基本类型 对于气液相反应，根据不同的传质速率和化学反应速率，有八种不同的反应类型，如右图所示。 第3页，共11页，2022年，5月20日，8点6分，星期四 气液相反应的工业应用工业反应 工业应用举例 有机物氧化 链状烷烃氧化成酸；对二甲苯氧化生产对苯二甲酸；环

2、已烷氧化生产环已酮；乙醛氧化生产醋酸；乙烯氧化生产乙醛 有机物氯化 苯氯化为氯化苯；十二烷烃的氯化；甲苯氯化为氯化甲苯；乙烯氯化 有机物加氢 烯烃加氢；脂肪酸酯加氢 其他有机反应 甲醇羟基化为醋酸；异丁烯被硫酸所吸收；醇被三氧化硫硫酸盐化；烯烃在有机溶剂中聚合 酸性气体的吸收 SO3被硫酸所吸收；NO2被稀硝酸所吸收；CO2和H2S被碱性溶液所吸收； 第4页，共11页，2022年，5月20日，8点6分，星期四气液相反应器的类型 鼓泡管反应器鼓泡塔反应器第5页，共11页，2022年，5月20日，8点6分，星期四搅拌釜式反应器气体升液式鼓泡塔第6页，共11页，2022年，5月20日，8点6分，星期

3、四 气液相反应宏观动力学气液相反应的基本特征 无论在液相中进行的是简单反应还是复杂反应，宏观上总可以将气液相反应分解成传质和反应两个过程，这两个过程组成一个统一体，先传质后反应。 传质和反应的统一体内，传质和反应双方互相影响和制约。这个统一体所表现出来的速率，往往既非反应的本征速率，也非传质的本征速率，而是这两者矛盾统一的速率宏观速率。 传质和反应统一体的统一水平受流体力学、传热和传质等传递过程和流体的流动与混合等等因素的影响。这个统一水平是相对的可以变化的，即是可调的。 第7页，共11页，2022年，5月20日，8点6分，星期四气液反应过程： 组分A由气相主体扩散而进入液相主体需经历以下途径

4、：气相主体气膜界面气液平衡液膜液相主体，如图2-19所示。 气液传质理论 （双膜理论）第8页，共11页，2022年，5月20日，8点6分，星期四双膜理论假设平静的气液界面两侧存在着气膜与液膜，是很薄的静止层或层流层。 当气相组分向液相扩散时，必须先到达气液相界面，并在相界面上达到气液平衡，即服从亨利定律。 在气膜之外的气相主体和液膜之外的液相主体中，达到完全的混合均匀，即全部传质阻力都集中在膜内。 第9页，共11页，2022年，5月20日，8点6分，星期四气液反应步骤：气相组分A从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡；气相组分A从气液相界面扩散入液相，并且在液相内进行化学反应；液相内的反应产物向浓度梯度下降的方向扩散，气相产物则向界面扩散；气相产物向气相主体扩散。第10页，共11页，2022年，5月20日，8点6分，星期四控制步骤：当传递速率远大于化学反应速率时，实际的反应速率就完全取决于后者，这就叫动力学控制；当化学反应速率很快，而某一步的传递速率很慢，则称为扩散控制