气液反应器分解-讲义课件

第7章气液两相反应器第7章气液两相反应器17.1概述在一定的反应温度范围内,反应物之一处于气相状态,而另一种反应物处于液相状态,则这两种反应物之间的反应称为气-液相反应。气液相反应也是一类重要的非均相反应,涉及到相间传质过程。常见的气液相反应可分为两大类1.化学吸收2.制取化学产品7.1概述21.化学吸收液相吸收剂中的活性组分与被吸收气体中某组分发生化学反应而生成产物,称为化学吸收,可用于脱除气体中的有害组分,或回收气相中的有用组分。当工艺要求气相中某活性组分浓度很低而用物理吸收方法难以达到时,常采用化学吸收的方法。用作化学吸收剂的基本要求:无毒、不腐蚀、成本低、便于回收1.化学吸收3例如:空气深泠分离过程中用化学吸收脱除CO2以防止干冰堵塞管道催化反应前用化学吸收除去反应原料气中微量的H2S以免催化剂中毒与常规的物理吸收相比较,化学吸收推动力大可以更快速彻底地吸收掉气相中的组分,如每lm3水在1.8MPa的压力下仅能吸收2.5~3.0m3(标准状态)的CO,而在常压下用1m3乙醇胺溶液可吸收30m3的CO2。例如:42.制取化学产品气相和液相反应物之间发生催化反应或非催化反应而生成产物,广泛应用于石油化工和有机化工中用气态环氧乙烷通入液态氨水溶液以制取乙醇胺的反应CH,,(g)+NOH(-----CH2OHCH,NH,+H,O气态乙烯与氧气在液相催化剂存在下反应生成乙醛:C2H4g)+12O2(g)-C2H4气态反应物和液态反应物有时需借助于固体催化剂而发生反应,如催化剂是悬浮在液体中的小颗粒,则称为浆态床反应器。例苯加氢生成环乙烷的反应3H2(g)+C6H6()C6H12(02.制取化学产品5液相反应设备(塔类、釜式反应器)·塔类设备包括填料塔、板式塔和鼓泡塔。·填料吸收塔:具有较大的相界面积和较小的持液量;板式吸收塔:塔体与塔板结构与一般精馏塔相同,同时具有较大的相界面积和较大的贮液量鼓泡塔:通常是一个空的筒体,内装液相反应物,以鼓泡形式通过液层并与液相组分发生反应。鼓泡塔中气液相界面积决定于气泡表面,故单位体积反应器所具有的相界面积较小,但其贮液量比前两种塔式反应器大液相反应设备(塔类、釜式反应器)6用于化学吸收的填料解吸气塔通常是两塔串联操作,如图。左边吸收塔,右边为解吸塔,吸收塔中气相反应物被吸收剂吸收进入吸收液,吸收液在解吸进气塔中因压力降低温度升高而发生解吸,被吸收的气相组分得到浓缩提纯,而液体吸图7.1-1化学吸收解吸流程简图收剂则返回吸收塔循环使用。用于化学吸收的填料7釜式气液相反应器:有代表气体进性的是鼓泡搅拌釜。气体由搅拌釜的下部分布器流入,呈气泡向上运动,分布器上方有快速转动的搅拌桨,将气泡打碎成无数小气泡,从气体出而大大增加了单位体积中的气泡总表面积,强化了气液冷却剂出两相间的传质,同时具有较冷却剂大的贮液量,这种鼓泡搅拌釜用于烃类的氯化,并图7.1-2鼓泡搅拌釜应用于生化发酵罐中,其体积有大至100~200m3的。釜式气液相反应器:有代表87.1.2气液传质的双膜模型双膜模型涡流扩散模型表面更新模型后两种模型发展较晚,比较接近实际情况,但其模型参数不易确定。而双膜模型实际应用较多,其优点是简明易懂,便于进行数学处理。7.1.2气液传质的双膜模型9双膜模型假定气液相界面两侧存在着气膜与液膜(很薄的静止层或滞留层)。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,即符合亭利定律H.PA是气相组分A在相界面上成平衡的气相分压CA是气相组分A在相界面上成平衡的液相浓度H为亨利常数双膜模型10气液反应器分解_讲义课件11气液反应器分解_讲义课件12气液反应器分解_讲义课件13气液反应器分解_讲义课件14气液反应器分解_讲义课件15气液反应器分解_讲义课件16气液反应器分解_讲义课件17气液反应器分解_讲义课件18气液反应器分解_讲义课件19气液反应器分解_讲义课件20气液反应器分解_讲义课件21气液反应器分解_讲义课件22气液反应器分解_讲义课件23气液反应器分解_讲义课件24气液反应器分解_讲义课件25气液反应器分解_讲义课件26气液反应器分解_讲义课件27气液反应器分解_讲义课件28气液反应器分解_讲义课件29气液反应器分解_讲义课件30气液反应器分解_讲义课件31气液反应器分解_讲义课件32气液反应器分解_讲义课件33气液反应器分解_讲义课件34气液反应器分解_讲义课件35气液反应器分解_讲义课件36气液反应器分解_讲义课件37气液反应器分解_讲义课件38气液反应器分解_讲义课件39气液反应器分解_讲义课件40气液反应器分解_讲义课件41气液反应器分解_讲义课件42气液反应器分解_讲义课件43气液反应器分解_讲义课件44气液反应器分解_讲义课件45气液反应器分解_讲义课件46气液反应器分解_讲义课件47气液反应器分解_讲义课件48气液反应器分解_讲义课件49气液反应器分解_讲义课件50气液反应器分解_讲义课件51气液反应器分解_讲义课件52气液反应器分解_讲义课件53气液反应器分解_讲义课件54气液反应器分解_讲义课件55第7章气液两相反应器第7章气液两相反应器567.1概述在一定的反应温度范围内,反应物之一处于气相状态,而另一种反应物处于液相状态,则这两种反应物之间的反应称为气-液相反应。气液相反应也是一类重要的非均相反应,涉及到相间传质过程。常见的气液相反应可分为两大类1.化学吸收2.制取化学产品7.1概述571.化学吸收液相吸收剂中的活性组分与被吸收气体中某组分发生化学反应而生成产物,称为化学吸收,可用于脱除气体中的有害组分,或回收气相中的有用组分。当工艺要求气相中某活性组分浓度很低而用物理吸收方法难以达到时,常采用化学吸收的方法。用作化学吸收剂的基本要求:无毒、不腐蚀、成本低、便于回收1.化学吸收58例如:空气深泠分离过程中用化学吸收脱除CO2以防止干冰堵塞管道催化反应前用化学吸收除去反应原料气中微量的H2S以免催化剂中毒与常规的物理吸收相比较,化学吸收推动力大可以更快速彻底地吸收掉气相中的组分,如每lm3水在1.8MPa的压力下仅能吸收2.5~3.0m3(标准状态)的CO,而在常压下用1m3乙醇胺溶液可吸收30m3的CO2。例如:592.制取化学产品气相和液相反应物之间发生催化反应或非催化反应而生成产物,广泛应用于石油化工和有机化工中用气态环氧乙烷通入液态氨水溶液以制取乙醇胺的反应CH,,(g)+NOH(-----CH2OHCH,NH,+H,O气态乙烯与氧气在液相催化剂存在下反应生成乙醛:C2H4g)+12O2(g)-C2H4气态反应物和液态反应物有时需借助于固体催化剂而发生反应,如催化剂是悬浮在液体中的小颗粒,则称为浆态床反应器。例苯加氢生成环乙烷的反应3H2(g)+C6H6()C6H12(02.制取化学产品60液相反应设备(塔类、釜式反应器)·塔类设备包括填料塔、板式塔和鼓泡塔。·填料吸收塔:具有较大的相界面积和较小的持液量;板式吸收塔:塔体与塔板结构与一般精馏塔相同,同时具有较大的相界面积和较大的贮液量鼓泡塔:通常是一个空的筒体,内装液相反应物,以鼓泡形式通过液层并与液相组分发生反应。鼓泡塔中气液相界面积决定于气泡表面,故单位体积反应器所具有的相界面积较小,但其贮液量比前两种塔式反应器大液相反应设备(塔类、釜式反应器)61用于化学吸收的填料解吸气塔通常是两塔串联操作,如图。左边吸收塔,右边为解吸塔,吸收塔中气相反应物被吸收剂吸收进入吸收液,吸收液在解吸进气塔中因压力降低温度升高而发生解吸,被吸收的气相组分得到浓缩提纯,而液体吸图7.1-1化学吸收解吸流程简图收剂则返回吸收塔循环使用。用于化学吸收的填料62釜式气液相反应器:有代表气体进性的是鼓泡搅拌釜。气体由搅拌釜的下部分布器流入,呈气泡向上运动,分布器上方有快速转动的搅拌桨,将气泡打碎成无数小气泡,从气体出而大大增加了单位体积中的气泡总表面积,强化了气液冷却剂出两相间的传质,同时具有较冷却剂大的贮液量,这种鼓泡搅拌釜用于烃类的氯化,并图7.1-2鼓泡搅拌釜应用于生化发酵罐中,其体积有大至100~200m3的。釜式气液相反应器:有代表637.1.2气液传质的双膜模型双膜模型涡流扩散模型表面更新模型后两种模型发展较晚,比较接近实际情况,但其模型参数不易确定。而双膜模型实际应用较多,其优点是简明易懂,便于进行数学处理。7.1.2气液传质的双膜模型64双膜模型假定气液相界面两侧存在着气膜与液膜(很薄的静止层或滞留层)。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,即符合亭利定律H.PA是气相组分A在相界面上成平衡的气相分压CA是气相组分A在相界面上成平衡的液相浓度H为亨利常数双膜模型65气液反应器分解_讲义课件66气液反应器分解_讲义课件67气液反应器分解_讲义课件68气液反应器分解_讲义课件69气液反应器分解_讲义课件70气液反应器分解_讲义课件71气液反应器分解_讲义课件72气液反应器分解_讲义课件73气液反应器分解_讲义课件74气液反应器分解_讲义课件75气液反应器分解_讲义课件76气液反应器分解_讲义课件77气液反应器分解_讲义课件78气液反应器分解_讲义课件79气液反应器分解_讲义课件80气液反应器分解_讲义课件81气液反应器分解_讲义课件82气液反应器分解_讲义课件83气液反应器分解_讲义课件84气液反应器分解_讲义课件85气液反应器分解_讲义课件86气液反应器分解_讲义课件87气液反应器分解_讲义课件88气液反应器分解_讲义课件89气液反应器分解_讲义课件90气液反应器分解_讲义课件91气液反应器分解_讲义课件92气液反应器分解_讲义课件93气液反应器分解_讲义课件94气液反应器分解_讲义课件95气液反应器分解_讲义课件96