如前所述，目前微通道反應(yīng)器尚沒有適用于工業(yè)化生產(chǎn)的氣液反應(yīng)結(jié)構(gòu)，因此針對(duì)氣液反應(yīng)我們不得不采用一些效果較差的其他方案，在這其中主要以噴射式反應(yīng)器與超重力反應(yīng)器為主。在這其中噴射式反應(yīng)器流程更加多樣，適用范圍更加廣泛，我個(gè)人接觸較多也更加熟悉，所以首先介紹。

在說氣液反應(yīng)器前我們從反應(yīng)工程的角度來看看氣液反應(yīng)器的一般特點(diǎn)。在講微通道反應(yīng)器的時(shí)候我已經(jīng)有過大概介紹，在這里我做個(gè)總結(jié)。

1.氣液傳質(zhì)一般對(duì)反應(yīng)速率有較大影響，對(duì)氣液傳質(zhì)有強(qiáng)化要求

我們現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中有價(jià)值的氣液反應(yīng)主要是加氫，氧化，氯化，部分烷基化等，這些工藝中加氫與氧化是最有可能形成清潔生產(chǎn)工藝的流程因此最有用。但是偏偏無(wú)論氫氣氧氣在溶劑中的溶解度與溶解速率都非常低，這樣就會(huì)限制本身反應(yīng)的速度。舉個(gè)例子，就像我們?nèi)ナ程贸燥?，我們吃飯的速度是比較快的，但是廚房做飯的速度跟不上，最后導(dǎo)致就餐過程中效率低下。因此對(duì)于氣液傳質(zhì)過程一般要求強(qiáng)化氣液混合過程。

2.整體反應(yīng)較慢，需要一定的停留時(shí)間

由于氣液傳質(zhì)是非均相過程，反應(yīng)整體速率較低，此外很多氣液反應(yīng)中還需要添加非均相的催化劑，還存在反應(yīng)物從液相擴(kuò)散到催化劑表面的過程，因此大部分氣液反應(yīng)速率較低，停留時(shí)間在10min以上。在如此長(zhǎng)的停留時(shí)間下，采用管道反應(yīng)器或微通道反應(yīng)器限制就非常大了。

3.反應(yīng)熱效應(yīng)不顯著，對(duì)于換熱要求不高

由于反應(yīng)過程本身速度較慢，因此即使反應(yīng)放熱，只要反應(yīng)熱不高到離譜反應(yīng)整體熱效應(yīng)并不顯著，因此對(duì)與換熱要求不高。當(dāng)然這也有例外，那就是磺化，現(xiàn)在有三氧化硫磺化的新工藝，這個(gè)工藝放熱很強(qiáng)因此對(duì)于這種過程需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行特別設(shè)計(jì)，采用其他方案。

所以如果對(duì)一個(gè)氣液傳質(zhì)過程的反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行總結(jié)的話，它應(yīng)當(dāng)具有的特點(diǎn)就是：能夠強(qiáng)化氣液混合，保證一定的停留時(shí)間，具有比反應(yīng)釜強(qiáng)的傳熱能力，可以在氣液液固三相下進(jìn)行操作。目前來看，噴射式反應(yīng)器可以滿足以下幾點(diǎn)需求，一個(gè)噴射式反應(yīng)器流程的組成主要依賴氣液混合噴嘴。

氣液混合噴射器的原理類似于文丘里噴嘴，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要求盡可能強(qiáng)化氣液混合效果，會(huì)在吸氣量上做一個(gè)妥協(xié)。 液體以一定速度通過噴射口，由于射流作用會(huì)在局部形成負(fù)壓，用于卷吸氣體。氣液兩相在混合管內(nèi)劇烈混合完成氣液傳質(zhì)過程，在喉管內(nèi)部氣液兩相停留時(shí)間為秒級(jí)，傳質(zhì)系數(shù)可達(dá)20左右。

可以說氣液混合噴射器是一種高效的混合設(shè)備，這個(gè)設(shè)備滿足了氣液傳遞過程的要求，以此為基礎(chǔ)，我們可以通過一系列的流程組織，進(jìn)一步滿足反應(yīng)要求的換熱及停留時(shí)間需求，最終形成一個(gè)以噴射器為核心的流程。

對(duì)于底物濃度較低的快速反應(yīng)，液體一次通過噴射器就可以完成反應(yīng)，這種情況下可以直接將噴射器安裝在管道上形成管道式反應(yīng)器，流程簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。在工業(yè)中部分臭氧投加以及純堿工業(yè)中的氨氣吸收過程現(xiàn)在都采用類似設(shè)備。

對(duì)于反應(yīng)速率較低的反應(yīng)，一次通過噴射器不足以使底物達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率，因此需要增加一臺(tái)循環(huán)泵，不斷使底物進(jìn)行循環(huán)。這個(gè)過程類似于酸性或堿性氣體吸收用的噴射式吸收塔。此外如果反應(yīng)要求控制溫度的話可以在液體循環(huán)管道上增加換熱器，由于換熱器的設(shè)計(jì)與反應(yīng)器器是分離的，因此換熱的比表面積是明顯高于反應(yīng)釜的。我們可以給一個(gè)較小的反應(yīng)系統(tǒng)配置一個(gè)換熱面積較大的換熱器，變相增加了系統(tǒng)的表面積。

普通反應(yīng)器換熱面積（比如夾套）受反應(yīng)器自身尺寸限制，因此比表面積不可能很大。噴射式反應(yīng)器由于反應(yīng)器與換熱器分離，因此換熱面積與反應(yīng)器自身尺寸無(wú)關(guān)，可以做出較大的比表面積，應(yīng)對(duì)放熱較強(qiáng)的情況。

如果是對(duì)于強(qiáng)放熱的反應(yīng)，比如說我們之前提到的三氧化硫磺化，則需要通過調(diào)節(jié)氣液比例來控制反應(yīng)劇烈程度。甚至有的流程中利用三氧化硫氣體通過噴口，引射液體進(jìn)行反應(yīng)。在這種工況下，由于氣液比非常大，相當(dāng)于一點(diǎn)一點(diǎn)將底物加入反應(yīng)系統(tǒng)中，以此來控制反應(yīng)的放熱量。

此外還有各種各樣的流程組織形式，滿足不同的氣液反應(yīng)過程需要，整體而言噴射式反應(yīng)器系統(tǒng)是一個(gè)靈活度較大的體系。

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