化学反应过程与设备-石化工程学院 应化教研室-1728531552509.pptx

化学反应过程与设备石化工程学院应化教研室主讲人：刘赞辉

气液相反应器的分类与应用

气液相反应器的基本概念和特点气液相反应的基本概念气液相反应是指气体与液体在反应器中进行接触并发生化学反应的过程。这种反应通常发生在气液界面上，因此，气液两相的接触面积和传质速率是影响反应速率的重要因素。气液相反应的特点气液相反应侧重于研究传质过程如何影响化学反应的转化率、选择性及宏观速率，以求经济、合理地利用气体原料生产化学产品。气液相反应的特点主要体现在：传质效率：气液相反应的速率往往受到传质效率的限制。气体需要从气相扩散到液相，与液体中的组分充分接触才能发生反应。因此，提高气液接触面积和改善传质条件是气液相反应器设计的关键。反应速率：气液相反应的速率受多种因素影响，包括反应物的浓度、温度、压力以及催化剂的使用等。在实际操作中，需要通过优化这些参数来控制反应速率，以达到预期的转化率和产物选择性。反应器设计：为了提高气液相反应的效率，反应器的设计至关重要。认识气液相反应过程

气液相反应器的分类按照其结构特点和操作方式分类气液相反应器填料塔反应器板式塔反应器降膜反应器喷雾塔反应器鼓泡塔反应器搅拌鼓泡釜式反应器喷射或文氏反应器气液相反应器的主要类型

气液相反应器的基本类型示意图填料塔板式塔降膜反应器喷雾塔鼓泡塔搅拌鼓泡釜反应器喷射或文氏反应器

填料塔反应器介绍填料塔反应器是一种广泛应用于气体吸收及气液、液液反应过程的气液相传质设备。它主要由圆柱形的塔体和堆积在塔内的填料等构件组成。填料塔反应器具有结构简单、压降小、易于适应各种腐蚀介质和不易造成溶液起泡的优点。在填料塔反应器中，液体自塔顶进入，经过液体分布器，均匀地喷淋在填料表面上，然后沿填料表面流下。同时，气体自塔底进入，经气体分布装置（如喷头）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔反应器适用于瞬间反应、快速和中速反应过程。然而，填料塔反应器也存在一些缺点。首先，它无法从塔体中直接移去热量，当反应热较高时，必须借助增加液体喷淋量以显热形式带出热量。其次，由于存在最低润湿率的问题，在很多情况下需采用自身循环才能保证填料的基本润湿，但这种自身循环破坏了逆流的原则。在填料的选择上，常用的填料有拉西环、鲍尔环、矩鞍环、弧形矩鞍环、扁环及填料球等。这些填料能提供大的气液接触面积，有助于促进传质过程的进行。

板式塔反应器介绍板式塔反应器是一种气液或液液系统的分级接触传质设备，广泛应用于精馏、吸收、萃取以及气液相反应过程。该设备由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成。在操作时，液体在重力作用下自上而下依次流过各层塔板，至塔底排出；气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。板式塔反应器按照气液两相流动方式可以分为错流板式塔和逆流板式塔，而按照液体流动形式则可以分为单溢流型和双溢流型板式塔。塔板作为气液两相接触传质的部位，决定了塔的操作性能，通常由气体通道、溢流堰和降液管三部分组成。常见的塔板类型包括泡罩塔板，这是工业上最早使用的塔板，主要由升气管和泡罩构成。板式塔反应器的液体是连续相而气体是分散相，气体通过塔板分散成小气泡与板上液体相接触进行化学反应。这种反应器适用于快速及中速反应，采用多板可以将轴向返混降低至最小程度，并且可以在很小的液体流速下进行操作，从而能在单塔中直接获得极高的液相转化率。此外，板式塔反应器的气液传质系数较大，可以在板上安置冷却或加热元件以适应维持所需温度的要求。然而，它也存在一些缺点，如气相流动压降较大和传质表面较小等。

应用类型反应器类型氧化反应如丙烯氧化制丙烯醛，乙苯氧化制苯乙酮等。还原反应如硝基苯加氢还原制苯胺等。氯化反应如甲苯氯化制苯酚等。磺化反应如苯磺化制苯磺酸等。气液相反应器的应用此外，在化工生产中，气液相反应被用于合成氨、甲醇、氯乙烯等重要化学品。在环境保护领域，气液相反应被用于废水处理和废气净化。在食品和制药行业中，气液相反应也有着重要的应用。例如，在食品工业中，气液相反应可以用于生产食品添加剂、营养强化剂等；在制药行业中，气液相反应可以用于合成药物中间体或活性成分。

总结与展望气液相反应器的分类和应用展示了化工设备的多样性和复杂性。了解不同类型反应器的特点和适用场景，对于化工工程师来说至关重要，这有助于我们设计出更高效、更经济的化工过程。通过今天的课程，我们了解了气液相反应器的分类和应用。在实际生产中，选择合适的气液相反应器对于提高反应效率、优化生产过程具有重要意义。未来，随着科学技术的不断发展，气液相反应器将会更加高效、环保，为化工行业的发展做出更大的贡献。

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