第六章气-液反应工程第一节气-液反应平衡气-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。工业应用气一液反应实例有机物氧化链状烷烃氧化成酸；对-二甲苯氧化成对苯二甲酸环己烷氧化成环已酮；乙醛氧化成醋酸有机物氯化苯氯化为氯化苯；十二烷烃的氯化；甲苯氯化为氯化甲苯有机物加氢烯烃加氢；脂肪酸酯加氢其他有机甲醇羟基化为醋酸；异丁烯被硫酸所吸收：烯烃在有机反应溶剂中聚合气体的吸收sO;被硫酸所吸收；NO2被稀硝酸所吸收；CO2和H2S被碱性溶液所吸收合成产物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NaHCO和NH4CI一、气-液相平衡气一液相达平衡时，组分在气相与液相中的逸度相等，即fi(g)=i(L)气相中i组分的逸度是分压Py,与逸度因子的乘积，即J(g) = Py,0液相中组分为被溶解的气体，X是组分在液相中摩尔分数，如果是符合亨利定律的稀溶液，即(L)=Ex，亨利系数E
第六章 气-液反应工程 第一节 气-液反应平衡 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。 工业应用气－液反应实例 有机物氧化 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 有机物氯化 苯氯化为氯化苯；十二烷烃的氯化；甲苯氯化为氯化甲 苯 有机物加氢 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 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 合成产物 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 一、气-液相平衡
若气相为理想气体的混合物，即?=1则低压下的气一液平衡关系为p,=py,=E,x,如果不是稀溶液，则还应引入活度和活度因子。亨利定律也可用容积摩尔浓度c来表示，则c; = H, Ji(g)溶解度系数H在低压下则为C; =H; P:溶解度系数和亨利系数的近似关系为PH=→M°Ep为溶液的密度：Mo为溶剂摩尔质量。亨利系数E与溶解度系数H与温度和压力的关系为：dln E.d ln H;△H:Rd (1/T)d (1/T)V，气体在溶液中的偏摩尔容积m3/kmolVd ln E;d ln H;RTdpdp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Ig (E / E°)= lg(H° /H)= h,I, + h, I2 +
二．溶液中气体溶解度的估算
式中E、E为气体在水中和在电解质溶液中的亨利系数：H°、H为气体在水中和在电解质溶液中的溶解度系数：I、I为溶液中各电解质的离子强度，I=Zcz其中c为离子浓度，Z为离子价数：hi、h,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_+ho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Ig(E / E°)= Ig(H° / H)= hscs式中h.为非电解质溶液盐效应系数，m/kmol：cs为非电解质的浓度，kmol/m2；并且盐效应系数随分子量增大而增加。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K.vuM +VyN.VA液）+V,B液）=HuVAA(气)
三．带化学反应的气-液相平衡
由化学平衡常数可写出：1/VACMCNC-TK.cy由相平衡关系式可得：11/VCWckc11TA(s)H.HA(K.c当气相是理想气体混合物时，上式为：11hCCAY1PAH.K.c为了较深入地阐明带化学反应的气液平衡关系，下面分几种类型来分析。1.被吸收组分与溶剂相互作用A液+B溶剂云三M液）-HA(气)+0设被吸收组分A在溶液中总浓度为CCO即 由化学平衡式可得=C*+CMCM-c%-ciK.=CACBCACB联合理想气体亨利定律c,=HAP，整理得cac.pAHAHa(1+K.cg)
当A为稀溶液时，溶剂B是大量的，P与c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+K.cB）倍。水吸收氨即属此例。2.被吸收组分在溶液中离解KA液M+N-HA(气)由反应平衡，K。=ctc/c，，当溶液中无其它离子存在时，CM=CNCM =CN- = /K,C*则A的总浓度c9-ci+cH=ci+K.ci0由c=HAPA，则得c=HApA+K,HApA该式表示A组分的溶解度为物理溶解量与离解量之和。如水吸收二氧化硫即属此类型。3.被吸收组分与溶剂中活性组分作用KM(a)A#）+B(一HAA
则 * M N c A c + = c − = K c