常州工程职院化学反应过程与设备课件13气液相反应器

气液相反应器概述气液相反应宏观动力学è概述n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。n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。n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；n气液相反应器的类型鼓泡管反应器鼓泡塔反应器搅拌釜式反应器气体升液式鼓泡塔è气液相反应宏观动力学n气液相反应的基本特征Ø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。Ø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。Ø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。Ø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：气相主体→气膜→界面气液平衡→液膜→液相主体，如图2-19所示。n气液传质理论（双膜理论）n双膜理论假设Ø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。Ø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。Ø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。n气液反应步骤：Ø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；Ø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；Ø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；Ø气相产物向气相主体扩散。n控制步骤：Ø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；Ø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。Ø当化学反应速率和传递速率具有相同的数量级时，则二者均对过程速率有显著的影响。