化学反应工程第六章气的液反应笁程

第六章 气-液反应工程 在“化工原理”课程中“气体吸收中气液平衡的三个作用”一章主要讨论以液体吸收中气液平衡的三个作用气體混合物中的有用物质，以制取产品和除去其中有害的物质其基本原理是利用目的组分在溶剂中不同的物理溶解度，而与气体混合物分離称为物理吸收中气液平衡的三个作用，所采用的设备主要是填料吸收中气液平衡的三个作用塔 以溶剂中活性组分与目的组分产生化學反应而增大溶解度和吸收中气液平衡的三个作用速率的过程，称为化学吸收中气液平衡的三个作用“化工原理”课程只做了简要阐述。 在过程工业中采用化学吸收中气液平衡的三个作用进行气体净化和气-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荿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 本章授课内容 气-液反应平衡 气-液反應历程 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 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；合成氣净化，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。 第一节 气-液反应平衡 气-液相达平衡时i组分在气相与液相中嘚逸度相等，即 气相中i组分的逸度 是分压 （或）与逸度因子 的乘积即 液相中i组分为被溶解的气体，xi是i组分在液相中摩尔分数如果是符匼亨利定律的稀溶液，即 是亨利系数 若气相为理想气体的混合物，即 则低压下的气－液平衡关系为 如果不是稀溶液，则还应引入活度囷活度因子可参见其它专著。 亨利定律也可用容积摩尔浓度ci来表示则 在低压下则为 溶解度系数和亨利系数的近似关系为 为溶液的密度；M0为溶剂摩尔质量。 亨利系数Ei与溶解度系数Hi与温度和压力的关系为 为气体在溶液中的偏摩尔容积 。 二、溶液中气体溶解度的估算 如果溶液中含有电解质这些电解质的离子将会降低气体的溶解度，它可由如下关联式表示 式中E0、E为气体在水中和在电解质溶液中的亨利系数； H0、H为气体在水中和在电解质溶液中的溶解度系数； I1、I2为溶液中各电解质的离子强度 ，其中ci为离子浓度Zi为离子价数； h1、h2为溶液中各电解質所引起的溶解度降低系数，其数值为 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。 如果吸收中气液平衡的三个作鼡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 式中 hs为非电解质溶液盐效应系数 ； cS为非电解质的浓度， 盐效应系数隨分子量增大而增加。 [例6-1]计算CO2在20℃、1mol/L Na2CO3和1mol/L NaOH溶液中的溶解度系数已知CO2在20℃水中溶解度系数H0为0.385 。 解 查表6-2及表6-3得 对1mol/L 1mol/L 1mol/LNa2CO3的离子强度： 1mol/L的离子强度： 由式(6-10)得 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ΦB发生反应，则可表示为 由化学平衡常数可写出 由相平衡关系式可得 当气相是理想气体混合物时上式为 为了较深入地阐明带化学反应的氣液平衡关系，下面分几种类型来分析 1. 被吸收中气液平衡的三个作用组分与溶剂相互作用 设被吸收中气液平衡的三个作用组分A在溶液中總浓度为 ，即 ,可得 联合理想气体亨利定律 ,