化学反应工程_气——液反应及其反应器.ppt

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第六章 气-液反应及反应器 第一节 气-液反应平衡 第二节 气-液反应历程 第三节 气-液反应动力学特征 第四节 气-液反应器概述 第六章 气-液反应及反应器 有机物氧化 有机物氯化 有机物加氢 其他有机反应 酸性气体的吸收 第一节 气-液反应平衡 气液反应与气固相催化反应的异同 相似点: 反应物历程:外扩散,内扩散-反应。   气相的扩散反应过程   气体在多孔介质内的扩散(气固相催化反应)   溶解的气体在液体内的扩散(气-液相反应) 差别点:   (1)单相传质过程(气固相催化反应)VS 相间传质过程(气液反应)    (2)对流传质VS孔扩散传质    第一节 气-液反应平衡 6-1 气-液反应平衡 气液相达平衡时,i组分在气相与液相中的化学位相等。 化学位通过逸度表达时,则 稀溶液符合享利定律 若气相为理想气体的混合物 第二节 气-液反应历程 6-4 气-液相间物质传递 双膜理论 双膜理论 电流过程与双膜传质过程的类似 电流过程与双膜传质过程的类似 电流过程与双膜传质过程的类似 6-5 化学反应在相间传递中的作用 按化学反应和传递的相对大小区分为各种情况 一、化学反应可忽略的过程 液相中的反应量与物理吸收的量相比可忽略 6-5 化学反应在相间传递中的作用 按化学反应和传递的相对大小区分为各种情况 二、液相主体中进行缓慢化学反应过程(慢反应) 液膜中的反应量远小于通过液膜传递的量 八田 Hatta 准数 三、M准数的判据 M准数:液膜中化学反应与传递之间相对速率的大小 四、化学吸收的增强因子 气液反应和气固相催化反应都是“边扩散边反应”过程,但两者又各有特点。针对这些特点,理论上处理气液反应与气固相催化反应的方法也有异同。 气-固相催化反应:内扩散有效因子ζ 又称为:内表面利用率 vs: 气液反应(同):液相反应利用率 η 相当于ζ 气液反应(异):增强因子β 四、化学吸收的增强因子 四、化学吸收的增强因子 四、化学吸收的增强因子 四、化学吸收的增强因子 四、化学吸收的增强因子 四、化学吸收的增强因子 四、化学吸收的增强因子 第三节 气-液反应动力学特征   6-6 伴有化学反应的液相扩散过程 讨论气体在液膜中边扩散边反应的过程 薄片状催化剂颗粒内组分的浓度分布微分方程 6-7 一级不可逆反应 η值的大小是对液相利用程度的一种度量: η 1表示化学反应在整个液相中均匀进行; η 1表示反应在液相中不均匀,液相利用不充分。 因此,称为液相利用率。 6-7 一级不可逆反应 6-7 一级不可逆反应 第四节 气液反应器概述 6-12 工业生产对气-液反应器的要求 (1)较高的生产强度 (2)有利于反应选择性的提高 (3)有利于降低能量消耗 (4)有利于反应温度的控制 (5)应能在较少流体流率下操作 6-12 工业生产对气-液反应器的要求 (1)应具备较高的生产强度  (a)气膜控制情况(βH很大)  气相容积传质系数大的反应器:  液体高度分散;  气体高速湍动。 喷射、文氏等反应器 6-12 工业生产对气-液反应器的要求 (1)应具备较高的生产强度  (b)快速反应情况(M准数远大于1)  反应基本上是在界面近旁的反应带(液膜)中进行, 要求反应器:表面积较大,具备一定的液相传质系数 填料反应器和板式反应器 6-12 工业生产对气-液反应器的要求 (1)应具备较高的生产强度  (c)慢速反应情况(M准数远小于1)  反应基本上是在液相主体中进行, 要求反应器:液相反应容积较大。 鼓泡反应器,搅拌鼓泡反应器 第四节 气液反应器概述 6-12 工业生产对气-液反应器的要求 (2)有利于反应选择性的提高 平行副反应:如主反应快于副反应,则采用储液量较少的反应设备 连串副反应:返混较少的反应器,或半间歇 第四节 气液反应器概述 6-12 工业生产对气-液反应器的要求 (2)有利于反应选择性的提高 平行副反应:如主反应快于副反应,则采用储液量较少的反应设备 连串副反应:返混较少的反应器,或半间歇 第四节 气液反应器概述 6-12 工业生产对气-液反应器的要求 (3)有利于降低能量消耗 反应热的回收,压力能的回收,分散液体所需要的动力。 (4)有利于反应温度的控制 降膜、板式塔、鼓泡塔:易;填料塔:难 (5)应能在较少流体流率下操作 填充床反应器、降膜反应器和喷射反应器有限制。 第四节 气液反应器概述 6-13 气液反应器的形式和特点 6-13 气液反应器的形式和特点 (1)填充床反应器(packed column reactor 6-13 气液反应器的形式和特点 (2)板式反应器 tray column reactor 6-13 气液反应器的形式和特点 (3)降膜反应器 falling film

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