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第八章氣液相反應(yīng)器1PPT課件第八章氣液相反應(yīng)器1PPT課件18氣液相反應(yīng)過程與反應(yīng)器8.1概述8.2氣液反應(yīng)動力學(xué)8.3氣液反應(yīng)器2PPT課件8氣液相反應(yīng)過程與反應(yīng)器8.1概述2PPT課件2精品資料精品資料3你怎么稱呼老師?如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點的難點,你是否會認為老師的教學(xué)方法需要改進?你所經(jīng)歷的課堂,是講座式還是討論式?教師的教鞭“不怕太陽曬,也不怕那風(fēng)雨狂,只怕先生罵我笨,沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當(dāng)空照,花兒對我笑,小鳥說早早早……”【化學(xué)反應(yīng)工程】氣液相反應(yīng)器--ppt課件48.1概述氣相液相擴散反應(yīng)1、氣液相反應(yīng)過程2、氣液相反應(yīng)過程的工業(yè)應(yīng)用如:C2H4和O2通入PdCl2-CuCl2的醋酸水溶液生產(chǎn)乙醛等。(1)制取化工產(chǎn)品如:合成氨生產(chǎn)中除去H2S、CO2等。(2)除去有害組分

(3)回收有用組分5PPT課件8.1概述氣相液相擴散反應(yīng)1、氣液相反應(yīng)過程2、氣液相反應(yīng)58.1.1氣液反應(yīng)的步驟反應(yīng)組分A氣相主體(1)氣膜相界面反應(yīng)組分A液相主體(2)液膜相界面(3)液相中的化學(xué)反應(yīng)A(resolve)+B(l)→R(g)產(chǎn)物R液相主體(4)液膜相界面產(chǎn)物R氣相主體(5)氣膜相界面氣相主體氣膜液膜相界面z液相主體圖8-1氣液相反應(yīng)過程AR6PPT課件8.1.1氣液反應(yīng)的步驟反應(yīng)組分A氣相主體(1)氣膜相界面68.1.2氣液反應(yīng)過程的計算關(guān)系式雙膜模型組分A相際傳質(zhì)如圖8-2所示:相界面z氣相主體PGA液相主體cAL氣膜PAPAIδG液膜cAIcAδL圖8-2雙膜模型組分A相際傳質(zhì)的示意圖按照雙膜理論模型,在氣液相界面處A組分達到平衡狀態(tài)。即:A組分由氣相主體擴散到氣液相界面的速率方程為:A組分由氣液相界面擴散到液相主體的速率方程為:結(jié)合膜傳遞系數(shù)的定義:7PPT課件8.1.2氣液反應(yīng)過程的計算關(guān)系式雙膜模型組分A相際傳質(zhì)如7式中KAG為氣相傳質(zhì)總系數(shù)。8.1-18.1-28PPT課件式中KAG為氣相傳質(zhì)總系數(shù)。8.1-18.1-28PPT課件8若液相中存在化學(xué)反應(yīng),則導(dǎo)致液膜較純物理過程的液膜變薄,如圖8-3所示:δGδLδ’L圖8-3氣液反應(yīng)過程8.1-38.1-4則氣膜中:液膜中:稱為化學(xué)增強因子。,令bddbdddddd'''''LLLLALLLLALLALALkDDk=×=×==9PPT課件若液相中存在化學(xué)反應(yīng),則導(dǎo)致液膜較純物理過程的液膜變薄,如圖98.2氣液反應(yīng)動力學(xué)8.2.1氣液反應(yīng)過程的基礎(chǔ)方程假定氣相中A組分與液相中B組分的反應(yīng)過程按雙膜模型進行。氣相中A組分向氣液相界面擴散的速率為:A組分由氣液相界面向液相主體擴散的速率為:過程在定態(tài)下操作時:組分A與B在液相中進行化學(xué)反應(yīng):10PPT課件8.2氣液反應(yīng)動力學(xué)8.2.1氣液反應(yīng)過程的基礎(chǔ)方程假定10氣液反應(yīng)過程的基礎(chǔ)方程:在液膜內(nèi)取一厚度為dl,與傳質(zhì)方向垂直的面積為S的體積作為單元體積,在該單元體積中作物料衡算:δGδL圖8-4單元體積的選定δV=Sdldl單元體積單元體積所以,物料衡算為:A單元體積A單元體積消耗的A量單元體積累積的A量0同理,B物質(zhì)的物料衡算為:11PPT課件氣液反應(yīng)過程的基礎(chǔ)方程:在液膜內(nèi)取一厚度為dl,與傳質(zhì)方向垂11上述微分方程有兩個邊值條件:另一個將根據(jù)不同的情況有不同的值,大體可分為以下六種。pAGcBδGδL(a)瞬間反應(yīng)(反應(yīng)在相界面)相界面(反應(yīng)面)(c)快速反應(yīng)(反應(yīng)區(qū)在液膜內(nèi))相界面pAGpAI反應(yīng)區(qū)cAIcBδGδL(b)瞬間反應(yīng)(反應(yīng)在液膜內(nèi))相界面pAGpAI反應(yīng)面cAIcBZ12PPT課件上述微分方程有兩個邊值條件:另一個將根據(jù)不同的情況有不同的值12反應(yīng)區(qū)(e)中速反應(yīng)(反應(yīng)在液相主體內(nèi))相界面pAGpAIcBcA(f)極慢速反應(yīng)(反應(yīng)在液相主體內(nèi))相界面pAGpAIcAcB反應(yīng)區(qū)反應(yīng)區(qū)(d)慢速反應(yīng)(反應(yīng)在液膜和液相主體內(nèi))相界面pAGpAIcBcA13PPT課件反應(yīng)區(qū)(e)中速反應(yīng)(反應(yīng)在液相主體內(nèi))相界面pAGpAI138.2.2極慢反應(yīng)過程特點:8-4

極慢速反應(yīng)(反應(yīng)在液相主體內(nèi))相界面pAGpAIcAcB反應(yīng)區(qū)過程速率為:

由于這類反應(yīng)過程內(nèi)似于液相均相反應(yīng)過程,通常選用間歇反應(yīng)器。邊界條件為:14PPT課件8.2.2極慢反應(yīng)過程特點:8-4極慢速反應(yīng)(反應(yīng)在液相148.2.3慢反應(yīng)過程特點:基礎(chǔ)方程為:反應(yīng)在液相主體內(nèi)發(fā)生(液膜內(nèi)的反應(yīng)可忽略),液膜內(nèi)只發(fā)生A組分的擴散過程,因此與物理吸收相同,如圖8-5所示:邊界條件為:反應(yīng)區(qū)8-5慢速反應(yīng)(反應(yīng)在液膜和液相主體內(nèi))相界面pAGpAIcBLcA15PPT課件8.2.3慢反應(yīng)過程特點:基礎(chǔ)方程為:反應(yīng)在液相主體內(nèi)發(fā)生15液膜內(nèi)無化學(xué)反應(yīng),為物理過程的規(guī)律16PPT課件液膜內(nèi)無化學(xué)反應(yīng),為物理過程的規(guī)律16PPT課件168.2.4中速反應(yīng)過程特點:基礎(chǔ)方程為:反應(yīng)不僅發(fā)生在液膜區(qū),還發(fā)生在液相主體內(nèi),如圖8-6所示:邊界條件為:反應(yīng)區(qū)8-6中速反應(yīng)(反應(yīng)在液相主體內(nèi))相界面pAGpAIcBcALcAI對于一級反應(yīng),方程有解析解:定義:膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù),也稱八田準數(shù),17PPT課件8.2.4中速反應(yīng)過程特點:基礎(chǔ)方程為:反應(yīng)不僅發(fā)生在液膜1718PPT課件18PPT課件188.2.5快速反應(yīng)過程特點:基礎(chǔ)方程為:反應(yīng)僅發(fā)生在液膜區(qū),A組分在膜內(nèi)全部轉(zhuǎn)化掉,液相主體中,cAL=0。如圖8-7所示:邊界條件為:反應(yīng)區(qū)8-7快速反應(yīng)(反應(yīng)在液相主體內(nèi))相界面pAGpAIcBcALcAI對于一級反應(yīng),方程有解析解:19PPT課件8.2.5快速反應(yīng)過程特點:基礎(chǔ)方程為:反應(yīng)僅發(fā)生在液膜區(qū)1920PPT課件20PPT課件208.2.6瞬時反應(yīng)過程特點:基礎(chǔ)方程為:A與B反應(yīng)進行的極快,以致液相中A、B不能共存。如圖8-8所示:邊界條件為:δGδL圖8-8瞬間反應(yīng)(反應(yīng)在液膜內(nèi))相界面pAGpAI反應(yīng)面cAIcBδR21PPT課件8.2.6瞬時反應(yīng)過程特點:基礎(chǔ)方程為:A與B反應(yīng)進行的極21邊界條件為:22PPT課件邊界條件為:22PPT課件22對于如果反應(yīng)面遷移到相界面23PPT課件對于如果反應(yīng)面遷移到相界面23PPT課件23第三節(jié)

氣液反應(yīng)器

3.1工業(yè)上常用的氣液反應(yīng)器圖氣液反應(yīng)器的主要類型(a)填料塔(b)噴淋塔(c)板式塔(d)鼓泡塔(e)攪拌反應(yīng)器(f)管式反應(yīng)器24PPT課件第三節(jié)氣液反應(yīng)器3.1工業(yè)上常用的氣液反應(yīng)器圖24二

填料式反應(yīng)器的計算(1)反應(yīng)器的特點①液體在填料表面呈液膜狀向下流動,主體相的量很少②氣液相的接觸面積為填料的表面③氣液相的傳質(zhì)過程可按雙膜模型計算(2)反應(yīng)器的應(yīng)用:適用于瞬間反應(yīng)過程及快反應(yīng)過程

(3)反應(yīng)器的工藝計算

塔徑的計算:

填料層高度的計算:

(其中β為常數(shù))

式中kAG和kAL分別為A組分在氣相和液相中的傳質(zhì)系數(shù)由下式計算可得:25PPT課件二填料式反應(yīng)器的計算25PPT課件25三

鼓泡塔式反應(yīng)器的計算⑴半連續(xù)操作的鼓泡塔式反應(yīng)器定義:液體一次加入,氣體連續(xù)通入反應(yīng)器底部,以氣泡形式通過床層,最后從頂部逸出,直到液相中組成達到要求時停止送氣且將液體作為成品排出反應(yīng)器

簡化的物理模型:①氣相在反應(yīng)器內(nèi)流動為平推流,氣體分壓隨高度呈線性變化②液相在塔內(nèi)為全混流,在操作過程中液體的物性參數(shù)是不變的本節(jié)討論中速反應(yīng)和慢反應(yīng)過程:如右圖所示對體積單元做物料衡算聯(lián)解以上方程可得氣體出口組成26PPT課件三鼓泡塔式反應(yīng)器的計算26PPT課件26反應(yīng)時間:計算中用到的參數(shù):①氣泡直徑球形直徑:非球形時用平均直徑27PPT課件反應(yīng)時間:計算中用到的參數(shù):27PPT課件27②氣泡上升速度:③氣含率:塔徑大于30cm時④比相界面積:⑤液相傳質(zhì)系數(shù):由上式可計算kAL值28PPT課件②氣泡上升速度:③氣含率:塔徑大于30cm時28PP28⑵連續(xù)操作的鼓泡塔式反應(yīng)器當(dāng)氣體和液體均為連續(xù)操作,且塔高與塔徑之比較大時,氣體可視為平推流,液體為全混流。A組分的

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