【化学反应工程】气液相反应器-课件

第八章气液相反应器1PPT课件第八章气液相反应器1PPT课件18气液相反应过程与反应器8.1概述8.2气液反应动力学8.3气液反应器2PPT课件8气液相反应过程与反应器8.1概述2PPT课件2精品资料精品资料3你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘……”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”【化学反应工程】气液相反应器--ppt课件48.1概述气相液相扩散反应1、气液相反应过程2、气液相反应过程的工业应用如：C2H4和O2通入PdCl2-CuCl2的醋酸水溶液生产乙醛等。（1）制取化工产品如：合成氨生产中除去H2S、CO2等。（2）除去有害组分

（3）回收有用组分5PPT课件8.1概述气相液相扩散反应1、气液相反应过程2、气液相反应58.1.1气液反应的步骤反应组分A气相主体(1)气膜相界面反应组分A液相主体(2)液膜相界面(3)液相中的化学反应A(resolve)+B(l)→R(g)产物R液相主体(4)液膜相界面产物R气相主体(5)气膜相界面气相主体气膜液膜相界面z液相主体图8-1气液相反应过程AR6PPT课件8.1.1气液反应的步骤反应组分A气相主体(1)气膜相界面68.1.2气液反应过程的计算关系式双膜模型组分A相际传质如图8-2所示：相界面z气相主体PGA液相主体cAL气膜PAPAIδG液膜cAIcAδL图8-2双膜模型组分A相际传质的示意图按照双膜理论模型，在气液相界面处A组分达到平衡状态。即：A组分由气相主体扩散到气液相界面的速率方程为：A组分由气液相界面扩散到液相主体的速率方程为：结合膜传递系数的定义：7PPT课件8.1.2气液反应过程的计算关系式双膜模型组分A相际传质如7式中KAG为气相传质总系数。8.1-18.1-28PPT课件式中KAG为气相传质总系数。8.1-18.1-28PPT课件8若液相中存在化学反应，则导致液膜较纯物理过程的液膜变薄，如图8-3所示：δGδLδ’L图8-3气液反应过程8.1-38.1-4则气膜中：液膜中：称为化学增强因子。，令bddbdddddd'''''LLLLALLLLALLALALkDDk=×=×==9PPT课件若液相中存在化学反应，则导致液膜较纯物理过程的液膜变薄，如图98.2气液反应动力学8.2.1气液反应过程的基础方程假定气相中A组分与液相中B组分的反应过程按双膜模型进行。气相中A组分向气液相界面扩散的速率为：A组分由气液相界面向液相主体扩散的速率为：过程在定态下操作时：组分A与B在液相中进行化学反应：10PPT课件8.2气液反应动力学8.2.1气液反应过程的基础方程假定10气液反应过程的基础方程：在液膜内取一厚度为dl，与传质方向垂直的面积为S的体积作为单元体积，在该单元体积中作物料衡算：δGδL图8-4单元体积的选定δV=Sdldl单元体积单元体积所以，物料衡算为：A单元体积A单元体积消耗的A量单元体积累积的A量0同理，B物质的物料衡算为：11PPT课件气液反应过程的基础方程：在液膜内取一厚度为dl，与传质方向垂11上述微分方程有两个边值条件：另一个将根据不同的情况有不同的值，大体可分为以下六种。pAGcBδGδL(a)瞬间反应（反应在相界面）相界面（反应面）(c)快速反应（反应区在液膜内）相界面pAGpAI反应区cAIcBδGδL(b)瞬间反应（反应在液膜内）相界面pAGpAI反应面cAIcBZ12PPT课件上述微分方程有两个边值条件：另一个将根据不同的情况有不同的值12反应区(e)中速反应（反应在液相主体内）相界面pAGpAIcBcA(f)极慢速反应（反应在液相主体内）相界面pAGpAIcAcB反应区反应区(d)慢速反应（反应在液膜和液相主体内）相界面pAGpAIcBcA13PPT课件反应区(e)中速反应（反应在液相主体内）相界面pAGpAI138.2.2极慢反应过程特点：8-4

极慢速反应（反应在液相主体内）相界面pAGpAIcAcB反应区过程速率为：

由于这类反应过程内似于液相均相反应过程，通常选用间歇反应器。边界条件为:14PPT课件8.2.2极慢反应过程特点：8-4极慢速反应（反应在液相148.2.3慢反应过程特点：基础方程为：反应在液相主体内发生（液膜内的反应可忽略），液膜内只发生A组分的扩散过程，因此与物理吸收相同，如图8-5所示：边界条件为:反应区8-5慢速反应（反应在液膜和液相主体内）相界面pAGpAIcBLcA15PPT课件8.2.3慢反应过程特点：基础方程为：反应在液相主体内发生15液膜内无化学反应，为物理过程的规律16PPT课件液膜内无化学反应，为物理过程的规律16PPT课件168.2.4中速反应过程特点：基础方程为：反应不仅发生在液膜区，还发生在液相主体内，如图8-6所示：边界条件为:反应区8-6中速反应（反应在液相主体内）相界面pAGpAIcBcALcAI对于一级反应，方程有解析解:定义：膜内转化系数，也称八田准数，17PPT课件8.2.4中速反应过程特点：基础方程为：反应不仅发生在液膜1718PPT课件18PPT课件188.2.5快速反应过程特点：基础方程为：反应仅发生在液膜区，A组分在膜内全部转化掉，液相主体中，cAL=0。如图8-7所示：边界条件为:反应区8-7快速反应（反应在液相主体内）相界面pAGpAIcBcALcAI对于一级反应，方程有解析解:19PPT课件8.2.5快速反应过程特点：基础方程为：反应仅发生在液膜区1920PPT课件20PPT课件208.2.6瞬时反应过程特点：基础方程为：A与B反应进行的极快，以致液相中A、B不能共存。如图8-8所示：边界条件为:δGδL图8-8瞬间反应（反应在液膜内）相界面pAGpAI反应面cAIcBδR21PPT课件8.2.6瞬时反应过程特点：基础方程为：A与B反应进行的极21边界条件为:22PPT课件边界条件为:22PPT课件22对于如果反应面迁移到相界面23PPT课件对于如果反应面迁移到相界面23PPT课件23第三节

气液反应器

3.1工业上常用的气液反应器图气液反应器的主要类型（a）填料塔（b）喷淋塔（c）板式塔（d）鼓泡塔(e)搅拌反应器（f）管式反应器24PPT课件第三节气液反应器3.1工业上常用的气液反应器图24二

填料式反应器的计算（1）反应器的特点①液体在填料表面呈液膜状向下流动，主体相的量很少②气液相的接触面积为填料的表面③气液相的传质过程可按双膜模型计算（2）反应器的应用：适用于瞬间反应过程及快反应过程

（3）反应器的工艺计算

塔径的计算：

填料层高度的计算：

（其中β为常数）

式中kAG和kAL分别为A组分在气相和液相中的传质系数由下式计算可得：25PPT课件二填料式反应器的计算25PPT课件25三

鼓泡塔式反应器的计算⑴半连续操作的鼓泡塔式反应器定义：液体一次加入，气体连续通入反应器底部，以气泡形式通过床层，最后从顶部逸出，直到液相中组成达到要求时停止送气且将液体作为成品排出反应器

简化的物理模型：①气相在反应器内流动为平推流，气体分压随高度呈线性变化②液相在塔内为全混流，在操作过程中液体的物性参数是不变的本节讨论中速反应和慢反应过程：如右图所示对体积单元做物料衡算联解以上方程可得气体出口组成26PPT课件三鼓泡塔式反应器的计算26PPT课件26反应时间：计算中用到的参数：①气泡直径球形直径：非球形时用平均直径27PPT课件反应时间：计算中用到的参数：27PPT课件27②气泡上升速度：③气含率：塔径大于30cm时④比相界面积：⑤液相传质系数：由上式可计算kAL值28PPT课件②气泡上升速度：③气含率：塔径大于30cm时28PP28⑵连续操作的鼓泡塔式反应器当气体和液体均为连续操作，且塔高与塔径之比较大时，气体可视为平推流，液体为全混流。A组分的