8气液相反应过程与反应器.pptVIP

[学习目的] 熟悉气液反应动力学方程。 了解气液反应的步骤，气液反应器的类型及 计算。 [重点与难点] 气液反应动力学方程，气液反应器的计算。 双膜模型： 假设： 气液界面两侧各存在一个静止的气膜和液膜，其厚度分别为 ； 全部传质阻力集中于该两层静止膜中； 膜中的传质为定态的分子扩散过程； 界面上达到相平衡。 第二节 气液反应动力学 第三节 气液反应器 小结 基本概念 2、膜内转换系数（八田准数） 1级反应： 液膜内最大反应消耗A量/液膜内最大传质量 （反应速率/扩散速率） 相当于：气固相反应中的Thiele模数 膜内转换系数反映出膜内进行反应的那部分量占总传质量的比例。 可以利用该系数来判别反应快慢的程度。 越大，即反应越快于传质，传质速率越跟不上/滞后 于反应速率。 反应属于在液膜内进行的瞬时反应及快反应过程； 反应全部在液相主体中进行，属慢反应 ； ； 中速反应，主体内反应的量大于液膜区的反应量。 两个重要参数：化学增强因子β和八田数γ。β=f(γ，cAi,cAL), γ=f(k,DALδL) 宏观反应速率最终取决于反应物A的反应特性k，传递特性DAL和体系的流体力学特性δL。 强化宏观反应速率需要提高k，DAL，减小δL。 当然还与气相传递特性有关。 气液反应动力学小结 例：已知气液相反应为： 在鼓泡塔内将含A 10%（体积分数）的气体，通入总压为 温度为70℃的气体。已知： 若忽略气相传质阻力，求在 时，单位容积床层的宏观反应速率。 解： 由于在液相中B组分浓度很大，可近似为常数，本征 反应速率为拟1级反应，即： 故该反应为慢反应，则 P212例8-2（自学） 一、工业生产对气-液反应器的要求 1、较高的生产强度 5、应能在较少流体流率下操作 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 1）气膜控制 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、喷雾等反应器）； 2）快速反应 反应基本在界面近旁的反应带内进行：反应器表面积 较大，具备一定的液相传质系数（填料、板式反应器）； 3）慢速反应 反应基本在液相主体中进行：液相反应容积较大。 （鼓泡、搅拌鼓泡式反应器）。 1、较高的生产强度 2、有利于反应选择性的提高 平行副反应：主反应副反应，储液量较少的反应器 副反应速率主反应速率，可采用储液量较少的设备， 以抑制液相主体缓慢副反应的发生。 （合成氨中，抑制CO2吸收副反应。） 连串副反应：返混较少的反应器（填料塔），或半间 歇反应器（液体间歇加入或取出，气体连续。） A+B——C（产物），A+C——D（副产物）：则应在 返混较少的设备中进行，减少A与C的接触。 3、有利于降低于能量消耗 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、鼓泡塔（易）；填料塔（难） 5、应能在较小流体流率下操作 而填充床、降膜和喷射反应器不适合。 气液反应绝大部分为放热反应，应考虑如何排除反应热。 鼓泡反应器、搅拌鼓泡反应器、板式反应器 二、气液反应器的形式和特点 填料反应器　降膜反应器 膜状连续 连续 III 喷雾反应器　文氏反应器 分散 连续 II 鼓泡反应器　板式反应器 连续 分散 I 举　例 液相 气相 1、填料塔 packed column reactor L L G G 用于气液反应， 也可以并流操作 由于液体沿填料表面下流，在填料表面形成液膜，而与气相相接触进行反应，故液体主体量较少，适用于瞬时反应及快速反应过程。 广泛应用于气体吸收设备，也可用作气液反应器。 填料塔气体压降很小，液体返混极小，是一种比较好的 气液反应器。 2、喷淋塔 将液体以细小液滴的方式分散于气体中，气体为连续相，液体是分散相，持液量小，但返混大，适于瞬间快速反应，过程受气膜控制的情况。 可用于有污泥、沉淀或固体生成的反应过程。 L L G G spray column reactor 3、板式塔 液体连续，气体分散，借助于气相，通过塔板分散成 小气泡而与板上液体相接触而进行反应。液体在塔内 存液量较多，即液体主体量较多，故适用于中速及慢 速反应，且根据浓度推动力的要求希望分级的过程。 tray column reactor L L G G * * 第八章Chapter 8气液相反应过程与反应器Gas-Liquid Reactor 8.1 概述 气液相反应过程：气相中的组分必须进入到液相中 能进行反应的过程。 工业应用：在石油化工、无机化工及生物化工等领 域有着广泛的应用。 反应组分可能是一个在气相，一个在液相，也可能两个都