气液反应技术及其应用

气液反应技术及其应用

气液反应是化工、材料科学等领域常见的反应类型，但由于传质阻力和混合难度较大，如何提高气液混合效率成为关键问题。本文将介绍几种常用的气液反应技术及其应用特点。

气液反应存在非常大的传质阻力和混合难度。在连续流工艺过程中，气液的混合效率对反应效果有决定性的影响。对于气液反应可以采用背压压缩法、溶液溶解法、微气泡法等。

背压压缩法

压强对固体、液体(溶液)的反应影响较小，对需要气体参与的反应有明显的促进作用。气体的压强增大，缩小气体体积，相应的浓度增大，有效碰撞几率增大，增加反应速率。气体体积减小，有利于延长液体或是气体在反应器中的停留时间。当气体压强增大到一定程度时，气液反应变为液液反应。可以改变物料的进料状态，减轻物料进料和计量的难度。如液氯氯化和液氨氨解。

进行体系背压的主要设备为背压阀，背压阀的使用方式包括两种：直接使用、间接使用。

• 直接使用：背压阀连接至管路，物料通过背压阀，对背压阀腐蚀严重，缩短背压阀的使用寿命。
• 间接使用：背压阀安装至气液分离罐，液态物料储存于气液分离罐，气体通过背压阀，背压阀的精度更稳定，使用寿命更长。

溶液溶解法

某些气体在溶剂中的溶解度较大，将气体溶于溶剂，将气液非均相反应转变为液液均相反应。如氨解反应，可以将氨气溶于溶剂(甲醇、丙酮等)。可以借助微混合器、板式微气泡反应器或动态管反应器等连续流设备实现气体的快速溶解。

微气泡法

将气泡剪切成微米/纳米级微气泡，与液体混合后形成乳化液，增大相接触面积，或借助膜材料将气体分割成更小分散到溶液中。

气液反应器/混合器特点

• 可提供耐酸（玻璃微反应器和四氟接头部件）或耐碱反应器（金属反应器和金属接头部件）；
• 可提供高温高压金属或玻璃气液微反应器；
• 兼容气体包括（但不限于）CO、CO2 、Cl₂和 O2。对于分子大得多的气体，扩散速度会较慢。

反应器使用方式

• 在反应之前将气体预溶解到液体中。
• 在反应器中进行反应，在反应器消耗时给气进料。

预溶解试剂流中的气体

在气体消耗时将气体送入反应中

使用多个气体反应器