Химические процессы в системе газ-жидкость .

К химическим процессам, протекающим в системе газ-жидкость, можно в качестве примера, отнести некоторые

процессы органического и нефтехимического синтеза:

· хлорирование бензола и его производных;

,

· хлорирование уксусной кислоты;

.

Возможные примеры интенсификации химических процессов этого типа

рассмотрим на примере реакции

.

В соответствии с этой химической схемой при соприкосновении газа, содержащего реагент А, с жидкостью, содержащей растворенный реагент В, газообразный реагент абсорбируется жидкостью и растворяется в ней.

Слайд 3.16до. Далее Слайд 3.17 от.

 

Рассмотрим наиболее общий случай, когда взаимодействие между реагентами происходит в пограничном слое жидкости (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Распределение концентрации реагентов реакции Аг+Вж→ R ж в пограничных слоях газа и жидкости: П – поверхности раздела фаз; R – граница зоны реакции; I – турбулентный поток газа; II – пограничный слой газа; III – пограничный слой жидкости; IV – турбулентный поток жидкости; х0 – толщина слоя жидкости, в котором проходит реакция; δ – толщина пограничного слоя жидкости.

Слайд 3.17до. Далее Слайд 3.18 от.

Общая скорость реакции, отнесенная к единице поверхности раздела фаз, в рассматриваемом случае выражается уравнением:

Общая скорость реакции, выражается уравнением:

,

(3.7)

где β _А,г, β _А,ж и β _В,ж – коэффициенты скорости массопередачи реагента А в газовой и жидкой фазе и В в жидкой фазе.

Если реакция протекает с большой скоростью и осуществляется в области пограничного слоя жидкости;

Химический процесс проходит через несколько стадий:

· диффузия реагента А из турбулентного потока газа к границе раздела фаз П; диффузия реагента А от поверхности раздела фаз П в объем пограничного слоя жидкости;

· диффузия активного компонента В из турбулентного потока жидкости через пограничный слой жидкости;

· химическая реакция в пограничном слое жидкости;

· диффузия продукта R из пограничного слоя жидкости в турбулентный поток жидкости.

Слайд 3.18до. Далее Слайд 3.19 от.

В соответствии с этим возможны несколько вариантов течения этого процесса и его интенсификации.

При очень большой скорости и высокой концентрации реагента В процесс завершается у поверхности раздела фаз. В этом случае сопротивление пограничного слоя газа становится определяющим для процесса в целом – процесс протекает во внешнедиффузионной области. Следовательно, уравнение (3.7) упрощается

во внешнедиффузионной области уравнение (3.7) упрощается: