氣液相反應(yīng)器操作與控制-氣液相反應(yīng)器種類和工業(yè)應(yīng)用

氣液相反應(yīng)概述《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》氣液相反應(yīng)是指氣體在液體中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。氣體反應(yīng)物可能是一種或多種；液體可能是反應(yīng)物或者只是催化劑的載體。一、氣液相反應(yīng)的特點(diǎn)氣液相反應(yīng)概述主要用途用于氣體的凈化和分離用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品脫除酸性氣體氣液相反應(yīng)概述制備硝酸等氣液相反應(yīng)概述氣液相反應(yīng)與化學(xué)吸收化學(xué)吸收側(cè)重于研究如何用化學(xué)反應(yīng)去強(qiáng)化傳質(zhì)，化學(xué)吸收也稱帶有化學(xué)反應(yīng)的傳質(zhì)。氣液相反應(yīng)側(cè)重于研究傳質(zhì)過程如何影響化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、選擇性及宏觀速率，著眼于化學(xué)反應(yīng)，因此稱為氣液相反應(yīng)。氣液相反應(yīng)器在結(jié)構(gòu)上較均相反應(yīng)器復(fù)雜，在傳遞特性上有其特殊性。在氣液相反應(yīng)體系中，氣相往往是反應(yīng)物，而液相則可能有幾種情況：液相也是反應(yīng)物；液相是催化劑；液相中既有反應(yīng)物又有催化劑。氣液相反應(yīng)概述氣液相反應(yīng)概述二、氣液相反應(yīng)的工業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用實(shí)例氣液相反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)（一）《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》氣液相反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)主要類型鼓泡塔、攪拌鼓泡釜式和板式塔反應(yīng)器等；填料塔反應(yīng)器和降膜反應(yīng)器。噴霧、噴射和文丘里反應(yīng)器；塔中裝有液體物料，氣體從反應(yīng)器底部鼓泡進(jìn)入，分散成氣泡沿著液體上升，即與液相接觸進(jìn)行反應(yīng)同時(shí)攪動(dòng)液體以增加傳質(zhì)速率。鼓泡塔中氣相為分散相，液相為連續(xù)相。一、鼓泡塔反應(yīng)器氣液相反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)氣體以小的氣泡形式均勻分布，連續(xù)不斷的通過氣液反應(yīng)層，保證了充足的氣液接觸面，使氣液充分混合，反應(yīng)良好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易清理，操作穩(wěn)定，投資和維修費(fèi)用低；具有極高的儲(chǔ)液量和相際接觸面積，傳質(zhì)和傳熱效率較高；在它的內(nèi)、外都可以安裝換熱裝置；能處理懸浮液體。優(yōu)點(diǎn)：氣液相反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)缺點(diǎn)：氣液相反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)直徑不能過大軸向返混嚴(yán)重液體在塔頂由噴霧器分散成霧滴狀向下噴淋，氣體自塔底進(jìn)入以連續(xù)相的形式向上流動(dòng)，與霧狀液體相接觸。其優(yōu)點(diǎn)是比相界面積大，氣相壓降小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不怕堵；其缺點(diǎn)是可變動(dòng)范圍小，儲(chǔ)液量過低，液側(cè)傳質(zhì)系數(shù)過小，氣相也液相返混較為嚴(yán)重。二、噴霧塔反應(yīng)器氣液相反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)氣液相反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)（二）《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》塔內(nèi)設(shè)置有填料，液體由分布器自塔頂向下噴淋成膜狀潤(rùn)濕填料表面，是不連續(xù)相；氣體自塔底進(jìn)入，以連續(xù)相的形式向上流動(dòng)，與填料表面的液層接觸，有時(shí)為了防止高氣速時(shí)發(fā)生液泛，也可采用氣體由上向下與液體并流流動(dòng)。一、填料塔反應(yīng)器氣液相反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)氣液在塔板上接觸，氣體為分散相，液體為連續(xù)相。板式塔適用于快速及中速反應(yīng)。二、板式塔反應(yīng)器氣液相反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)降膜反應(yīng)器為膜式反應(yīng)設(shè)備，這類反應(yīng)器中最完善的結(jié)構(gòu)是列管式設(shè)備，液體由上管板經(jīng)液體分布器形成液膜沿管內(nèi)壁向下流動(dòng)，氣體逆流或并流與液體接觸、反應(yīng)。熱載體走管間。三、降膜式反應(yīng)器氣液相反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)釜中盛有液體，氣體鼓泡進(jìn)入液體中，液相為連續(xù)相，氣相為分散相。攪拌器以圓盤形渦輪槳為最好，其攪拌力強(qiáng)，氣體分散良好，液體混合充分，氣液相界面積大，能使非均相的液體均勻穩(wěn)定，傳質(zhì)傳熱好。四、攪拌鼓泡釜式反應(yīng)器氣液相反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)噴射反應(yīng)器、文氏反應(yīng)器等屬于高速湍動(dòng)接觸設(shè)備，它們適用于瞬間反應(yīng)。此時(shí)，由于湍動(dòng)的影響，加速了氣膜傳遞過程的速率，因而獲得很高的反應(yīng)速率。五、高速湍動(dòng)反應(yīng)器氣液相反應(yīng)器的類型及特點(diǎn)氣液相反應(yīng)器的選擇《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》氣液相反應(yīng)器的選擇選擇原則具備較高的生產(chǎn)能力有利于反應(yīng)溫度的控制有利于反應(yīng)選擇性的提高有利于降低能量消耗能在較少液體流率下操作當(dāng)氣液相反應(yīng)過程的目的是用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)考慮選用填料塔；如果反應(yīng)速率極快可以選用填料塔和噴霧塔；如果反應(yīng)速率極快，同時(shí)熱效應(yīng)又很大，可以考慮選用膜式塔；如果反應(yīng)速率極快而處于氣膜控制時(shí)，以選用噴射和文氏反應(yīng)器等高速湍動(dòng)的反應(yīng)器為宜；1.具備較高的生產(chǎn)能力氣液相反應(yīng)器的選擇如果反應(yīng)速率為快速或中速時(shí)，宜選用板式塔；對(duì)于要求在反應(yīng)器內(nèi)能處理大量液體而不要求較大相界面積的動(dòng)力學(xué)控制過程，以選用鼓泡塔和攪拌釜式反應(yīng)器為宜；對(duì)于要求有懸浮均勻的固體粒子催化劑存在的氣液相反應(yīng)過程，一般選用攪拌釜式反應(yīng)器。1.具備較高的生產(chǎn)能力氣液相反應(yīng)器的選擇平行反應(yīng)中副反應(yīng)較主反應(yīng)為慢，則可采用持液量較少的設(shè)備，以抑制液相主體進(jìn)行緩慢的副反應(yīng)的發(fā)生；如副反應(yīng)為連串反應(yīng)，則應(yīng)采用液相返混較少的設(shè)備進(jìn)行反應(yīng)，比如填料塔，或采用半間歇反應(yīng)器。2.有利于反應(yīng)選擇性的提高氣液相反應(yīng)器的選擇若氣液反應(yīng)在高于室溫時(shí)進(jìn)行，則應(yīng)考慮反應(yīng)熱量的回收；如氣液反應(yīng)在加壓時(shí)進(jìn)行，則應(yīng)考慮壓力能量的綜合利用。3.有利于降低能量消耗氣液相反應(yīng)器的選擇當(dāng)氣液相反應(yīng)熱效應(yīng)很大而又需要綜合利用時(shí)，降膜反應(yīng)器是比較合適的；板式塔和鼓泡塔反應(yīng)器可借助于安置冷卻盤管來移熱。4