第六章 气液反应工程

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亨利定律也可用容积摩尔浓度ci来表示，则 ci Hi fig
在低压下则为 ci Hi pi
溶解度系数和亨利系数的近似关系为：

Hi M 0Ei
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；烯烃在有机溶剂中聚合。
气体的吸收 合成产物
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。
CO2与液氨合成尿素；CO2与氨水生成碳铵；CO2与含NH3的盐水生成 NaHCO3和NH4Cl
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第五章 固定床气-固相催化反应工程
气-液反应平衡
气-液反应历程
气-液反应动力学特征
气-液反应器概述 鼓泡反应器
填料反应器
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二、溶液中气体溶解度的估算
如果溶液中含有电解质
lg E E0 lg H 0 H h1I1 h2I2
I 1 2
ci Zi2
其中ci为离子浓度，Zi为离子价数； h1、h2为溶液中各电解质所引起的溶解度降低系数，其数值为
h h h hG
c c M N MN
K
c
c B B
1 A
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1. 被吸收组分与溶剂相互作用
A 液 +B溶剂 M 液
H A
A 气
设被吸收组分A在溶液中总浓度为cA0，即cA0=cA*+cM，可得
A 液 Kc M N
H A
A 气
Kc cM cN cA*
当溶液中无其他离子存在时：cM cN
cM cN KccA*
A的总浓度： cA0 cA* cM cA* KccA*
cA* H A pA*
cA0 HA pA* KcHA pA*
第六章 气-液反应工程
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在过程工业中，采用化学吸收进行气体净化和气-液反应， 气-液反应是气相中某组分与液相溶剂产生化学反应而生成 另一种液相产物，广泛用于有机物的氧化、氯化、加氢等 反应，主要采用填料反应器和鼓泡反应器。
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AA 液 + BB液 Kc MM+ NN
H A
AA 气
cA*


cMM cN K c cB B
N
1/ A
f* A(g)

cA* HA

1 HA

c c M N MN
K
c
c B B
1 A
pA*

1 HA

其中h+、h-、hG分别为该电解质正、负离子及被溶解的气体引起的数值。
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如果吸收剂中含有非电解质溶质，气体溶解度亦会降低，则溶解度系 数为：
lg E E0 lg H 0 H hScS
式中 hs为非电解质溶液盐效应系数，m3/kmol ；cs为非电解质的浓度， m3/kmol 。 盐效应系数随分子量增大而增加。
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三、带化学反应的气—液相平衡
气体A与液相组分B发生化学反应，则A组分既遵从相平衡关系又遵从 化学平衡关系。设溶解气体A与液相中B发生反应，则可表示为：
当A为稀溶液时，溶剂B是大量的， pA*与cA0表观上仍遵从亨利定律， 但溶解度系数较无溶剂化作用时增大(1+Kc·cB )倍。
如水吸收氨即属此例。
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2. 被吸收组分在溶液中离解
气-液反应广泛地应用于加氢、磺化、卤化、氧化等化学加 工过程；合成气净化，废气及污水处理，以及好气性微生 物发酵等过程均常应用气-液反应。
有机物氧化 有机物氯化 有机物加氢
工业应用气－液反应实例
链状烷烃氧化成酸；对-二甲苯氧化成对苯二甲酸；环己烷氧化成环己 酮；乙醛氧化成醋酸。
苯氯化为氯化苯；十二烷烃的氯化；甲苯氯化为氯化甲苯。
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第一节 气-液反应平衡
一、气-液相平衡
气-液相达平衡时，i组分在气相与液相中的逸度相等，即
fig fiL
fig Pyii
f iL Ei xi
气相为理想气体：i=1
如果不是稀溶液，则还应引入活度和活度因子。
Kc

cM cA* cB

cA0 cA* cA* cB
联合理想气体亨利定律 cA* HA pA* ，整理得：
pA*

cA* HA
HA
cA0 1 KccB
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亨利系数Ei与溶解度系数Hi与温度和压力的关系为：
d ln Ei
d 1 T


d ln
d 1
Hi
T

Hi R
d ln Ei d ln Hi Vi
dp
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dp RT
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