化学反应工程_气——液反应及其反应器.ppt

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