化学反应工程第六章气-液反应及反应器

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
•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
•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
•β＝
•无反应时的浓度梯度
•E’ •D ’
•E
•DD’的斜率
•＝
•?>
•B
•DB的斜率 1
•
四、化学吸收的增强因子
•化学吸收增强因子β＞1，降低液相传质阻力所 占比例。 •β足够大时，总阻力将由气膜阻力所决定
•
四、化学吸收的增强因子
•液相反应利用率η
•CA
i
•有内扩散影响时的反应速
•η 率
•＝
＝ •无内扩散影响时的反应速率
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
•化学吸收的速率
•D
•β＝
•纯物理吸收速率
•有反应时的浓度梯度
•β＝
•无反应时的浓度梯度
•E’ •D ’
•E
•DD’的斜率
•＝
•>
•DE的斜率 1
•
四、化学吸收的增强因子
（或φ）准数数值大小的含义：
•C
•p
i
G
•pi •G L
• （或φ）准 数数值大小的含义 ： •M或φ数值越大， •C 反应越快于传质， L 浓度分布越显著。
•
•
（或φ）准数数值大小的含义：
•C
•p
i
G
•pi •G L
• （或φ）准 数数值大小的含义 ： •M或φ数值越大， •C 反应越快于传质， L 浓度分布越显著。
U2
U3
•p
•Ci
G
•p
•C
•iG L
L
•
电流过程与双膜传质过程的类似
•U1
U2
U3
•p •p •Ci
•C
G
i
L
•G L
•
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
•VA CA
•V
R
•
6－5 化学反应在相间传递中的作用
•假设：扩散组分在气－液界面处达到气液相平衡。
•
双膜理论
•C
•p
i
G
•pi •G L
•C
L
•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
•阻力加和定理
•
电流过程与双膜传质过程的类似
•U1 U3
•R
1
U2
•R
2
•p
•Ci
G
•p
•C
•iG L
L
•
电流过程与双膜传质过程的类似
•U1
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
•
•传质方向
•?
•?
•Gas •porou sSolid
•Ga •Liqui
s
d
A: •
C=5mol/l
C=3mol/l
B: C=3mol/l
C=5mol/l
•
第一节 气－液反应平衡 6－1 气－液反应平衡
•CA
内扩散有影响时的反应速率 i
• = 内扩散无影响时的反应速率
•CAL •CAL
•当气体净化时，着眼点为气体向液相的传质速率，用η。
•当制取产品时，着眼点为气液反应的速率，用β。
•
（或φ）准数数值大
小的含义：
•M或φ数值越大：反应越快于 传质，传质速率越“跟不上 ”、“滞后于”反应速率， 则，浓度分布越显著。
•
•
（或φ）准数数值大小的含义：
•C
•p
i
G
•pi •G L
• （或φ）准 数数值大小的含义 ： •M或φ数值越大， •C 反应越快于传质， L 浓度分布越显著。
•
•
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
•
•中速反应 •瞬间反应
•快 •反 •应
•慢 •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ζ
•浓度分布曲线越弯曲，
•则β数值越来越大。
•
四、化学吸收的增强因子
•化学吸收的速率
•D
•β＝
•纯物理吸收速率
•E’ •D ’
•DD’的斜率
•＝
•>
•DE的斜率 1
•E
•反应速率越快，
•浓度分布曲线越弯曲，
•则β数值越来越大。
•
四、化学吸收的增强因子
•化学吸收的速率
•D
•β＝
•纯物理吸收速率
•有反应时的浓度梯度
•
•
（或φ）准数数值大小的含义：
•C
•p
i
G
•pi •G L
• （或φ）准 数数值大小的含义 ： •M或φ数值越大， •C 反应越快于传质， L 浓度分布越显著。
•
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
反应可忽略 液膜液相的反应均可忽略
慢反应
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
•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
•
•
（或φ）准数数值大小的含义：
•C
•p
i
G
•pi •G L
• （或φ）准 数数值大小的含义 ： •M或φ数值越大， •C 反应越快于传质， L 浓度分布越显著。
•
•
（或φ）准数数值大小的含义：
•C
•p
i
G
•pi •G L
• （或φ）准 数数值大小的含义 ： •M或φ数值越大， •C 反应越快于传质， L 浓度分布越显著。
化学反应工程第六章气液反应及反应器
2020年6月3日星期三
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）
•化学吸收的速率
Hale Waihona Puke Baidu
•D
•β＝
•纯物理吸收速率
•E’ •D ’
•DD’的斜率
•＝
•>
•DE的斜率 1
•E
•反应速率越快，
•浓度分布曲线越弯曲，
•则β数值越来越大。
•
四、化学吸收的增强因子
•化学吸收的速率
•D
•β＝
•纯物理吸收速率
•E’ •D ’
•DD’的斜率
•＝
•>
•DE的斜率 1
•E
•反应速率越快，