气液相反应器概述
气液相反应宏观动力学
?概述
? 气液相反应的基本类型与应用
在反应过程中至少有一种反应物在气相，另一些物质在液相，气
相中的反应物必须传递到液相中，然后在液相中发生化学反应，这种
类型的反应称气液相反应。
? 气液相反应的基本类型
对于气液相反应，根据不
同的传质速率和化学反应速率,
有八种不同的反应类型，如右
图所示。
? 气液相反应的工业应用
工业反应 工业应用举例
有机物氧化 链状烷烃氧化成酸；对二甲苯氧化生产对苯二甲酸；
环已烷氧化生产环已酮；乙醛氧化生产醋酸；乙烯氧
化生产乙醛
有机物氯化 苯氯化为氯化苯；十二烷烃的氯化；甲苯氯化为氯化
甲苯；乙烯氯化
有机物加氢 烯烃加氢；脂肪酸酯加氢
其他有机反应
甲醇羟基化为醋酸；异丁烯被硫酸所吸收；醇被三氧
化硫硫酸盐化；烯烃在有机溶剂中聚合
酸性气体的吸收 SO3被硫酸所吸收； NO2被稀硝酸所吸收； CO2和
H2S被碱性溶液所吸收；
?气液相反应器的类型
鼓泡管反应器 鼓泡塔反应器
搅拌釜式反应器 气体升液式鼓泡塔
? 气液相反应宏观动力学
? 气液相反应的基本特征
?无论在液相中进行的是简单反应还是复杂反应，宏观上总可以将气液相反
应分解成传质和反应两个过程，这两个过程组成一个统一体，先传质后反
应。
?传质和反应的统一体内，传质和反应双方互相影响和制约。这个统一体
所表现出来的速率，往往既非反应的本征速率，也非传质的本征速率，而
是这两者矛盾统一的速率 —— 宏观速率。
?传质和反应统一体的统一水平受流体力学、传热和传质等传递过程和流体
的流动与混合等等因素的影响。这个统一水平是相对的可以变化的，即是可
调的。
? 气液反应过程,
组分 A由气相主体扩散而进入液相主体需经历以下途径：气相主体 →
气膜 → 界面气液平衡 → 液膜 → 液相主体，如图 2-19所示。
?气液传质理论 （双膜理论）
? 双膜理论假设
? 平静的气液界面两侧存在着气膜与液膜，是很薄的静止层或层流层。
? 当气相组分向液相扩散时，必须先到达气液相界面，并在相界面上达
到气液平衡，即服从亨利定律。
? 在气膜之外的气相主体和液膜之外的液相主体中，达到完全的混合均
匀，即全部传质阻力都集中在膜内。
? 气液反应步骤,
? 气相组分 A从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相
平衡；
? 气相组分 A从气液相界面扩散入液相，并且在液相内进行化学反应；
? 液相内的反应产物向浓度梯度下降的方向扩散，气相产物则向界面扩
散；
? 气相产物向气相主体扩散。
? 控制步骤,
? 当传递速率远大于化学反应速率时，实际的反应速率就完全取决于后
者，这就叫动力学控制；
? 当化学反应速率很快，而某一步的传递速率很慢，则称为扩散控制。
? 当化学反应速率和传递速率具有相同的数量级时，则二者均对过程速
率有显著的影响。