1、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 A: C=5mol/l C=3mol/l B: C=5mol/l
2、 C=3mol/l ? ? 传质方向 Gas Gas porousSolid Liquid 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 ( ) ( )i g i Lff() iiiLf E x() i p i p i iigf f y f y py i i i ip p y E x0()/ / /i i ii i i iii i i i i iiiinH E E E E En n V n m MC C CCpHM E M Epx lnGLiiid RT d f第二节
3、气液反应历程 6 4 气液相间物质传递 传质模型 :双膜论 Higbie渗透论 Danckwerts表面更新理论 双膜论：气液相界面两侧各存在一个静止膜 ： 气膜，液膜 传质速率取决于通过液膜和气膜的分子扩散速率 假设：扩散组分 在气液界面处 达到气液相平衡。 双膜理论 gL ()()GiG G G G iGiLGLGGL L L i LLGLLiGLiiLkkDkDkppdpJ D D p pdxCCdCJ D D C CdxN J JC H p G L pG pi CL Ci GL扩散系数与扩散尺度的比值 传质系数 阻力的倒数 双膜理论 ,/,/GiG G iG G GiLL i LL L
4、 Liipp NN D p pDCC NN D C CDC H p * */()GiGGiLLLGL LGGLLGLLLLGGNH H p H pDNCCDH p C CCNHHD D D DN C C HK Cp */*( * ) /GiGGiLLLG L GGGLLG L GGG LLNppDCCNH D Hp C H p pND H D D H DN K pp CHp11G LG G LGLL L GK D H DHK D D 阻力加和定理 电流过程与双膜传质过程的类似 /* */ / / /( * ) ( * )G i i LG G L LG LG G L L G G L LGGL L
5、p p C CNDDpp CCD H D H D Dp Kp C CK G L pG pi CL Ci 2312121 2 1 21 2 0UUUUIRRU U U UR R RGLU1 U2 U3 0 1 2R R RiiC H pR1 R2 电流过程与双膜传质过程的类似 / / 1 / 1 /* *1 / 1 /G i i L G i i LG G L L G LG LGLp p C C p p C CND D k kpp CCKK G L pG pi CL Ci 2312121 2 1 21 2 0UUUUIRRU U U UR R RGLU1 U2 U3 0 1 2R R R1 1 1
6、 1 1,G G L L L GHK k H k K k k iiC H p电流过程与双膜传质过程的类似 GL G L pG pi CL Ci U1 U2 U3 iiC H p12011,11,GLGLRRkkRKK231212120UUUUIRRUUR1 / 1 /* *1 / 1 /G i i LGLG LGLp p C CNkkpp CCKK 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 AAr k C01R A AV k C V Ck VA CA VR 6 5 化学反应在相间传递中的作用
7、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 AAr k C22()( ) 1LL A i L A i LLLLLL L LDk C k C kk D kkMD k k M准数：代表了液膜中化学反应与传递之间相对速率的大小 八田 (Hatta) 准数 M H a八田准数 是与气固催化反应 thiele模数 相对应的准数 两者（平方）的物理意义：反应速率与扩散速率的比值 2LLLLeffkMDkHaDkRD（或 ）准数数值大小的含义： M或 数值 越大：反应越快于传质，传质速率越 “ 跟不上 ” 、“ 滞后于 ”
8、反应速率，则，浓度分布越显著。 M H a（或 ）准数数值大小的含义： gL G L pG pi CL Ci GL（ 或 ）准数数值大小的含义： M或 数值 越大，反应越快于传质，浓度分布越显著。 M H aM H a（或 ）准数数值大小的含义： gL G L pG pi CL Ci GL（ 或 ）准数数值大小的含义： M或 数值 越大，反应越快于传质，浓度分布越显著。 M H aM H a（或 ）准数数值大小的含义： gL G L pG pi CL Ci GL（ 或 ）准数数值大小的含义： M或 数值 越大，反应越快于传质，浓度分布越显著。 M H aM H a（或 ）准数数值大小的含义：
9、gL G L pG pi CL Ci GL（ 或 ）准数数值大小的含义： M或 数值 越大，反应越快于传质，浓度分布越显著。 M H aM H a（或 ）准数数值大小的含义： gL G L pG pi CL Ci GL（ 或 ）准数数值大小的含义： M或 数值 越大，反应越快于传质，浓度分布越显著。 M H aM H a（或 ）准数数值大小的含义： gL G L pG pi CL Ci GL（ 或 ）准数数值大小的含义： M或 数值 越大，反应越快于传质，浓度分布越显著。 M H aM H a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 条 件 反应类别 反应进行情况 反
10、应可忽略 液膜液相的反应均可忽略 慢反应 反应在液相主体中进行 中速反应 反应在液膜和液相中进行 快反应 反应在液膜中进行完毕 瞬间反应 反应在膜内某处进行完毕 1M1M1MM 0M 快 反 应 慢 反 应 瞬间反应 中速反应 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 又称为：内表面利用率 vs: 气液反应（同）：液相反应利用率 ( 相当于 ) 气液反应（异）：增强因子 四、化学吸收的增强因子 LD E E D 无反应时的浓度梯度 有反应时的浓
11、度梯度 DD的斜率 DE的斜率 化学吸收的速率 纯物理吸收速率 1 0|AA AL xdCNDdx 四、化学吸收的增强因子 LD E E D DD的斜率 DE的斜率 反应速率越快， 浓度分布曲线越弯曲， 则 数值越来越大。 化学吸收的速率 纯物理吸收速率 1 四、化学吸收的增强因子 LD E E D DD的斜率 DE的斜率 反应速率越快， 浓度分布曲线越弯曲， 则 数值越来越大。 化学吸收的速率 纯物理吸收速率 1 四、化学吸收的增强因子 LD E E D DD的斜率 DE的斜率 反应速率越快， 浓度分布曲线越弯曲， 则 数值越来越大。 化学吸收的速率 纯物理吸收速率 1 四、化学吸收的增强因
12、子 LD E E D 无反应时的浓度梯度 有反应时的浓度梯度 DD的斜率 DB的斜率 化学吸收的速率 纯物理吸收速率 ?1 0|AA AL xdCNDdx B 四、化学吸收的增强因子 化学吸收增强因子 1，降低液相传质阻力所占比例。 足够大时，总阻力将由气膜阻力所决定 ( ) ( )G G i L i LN k p p k C C 1 1 111( * ) ( * )GLGGGLLLLGKKK k HkHK k kN p p C C 四、化学吸收的增强因子 液相反应利用率 有内扩散影响时的反应速率 = 内扩散有影响时的反应速率 内扩散无影响时的反应速率 无内扩散影响时的反应速率 CAi CAL CAL CAi 当气体净化时，着眼点为气体向液相的传质速率，用 。 当制取产品时，着眼点为气液反应的速率，用 。
