均相反应

化学反应

均相反应（Homogeneous reaction）又称“单相反应”，即只在一相（气相、液相或固相）内发生的化学反应。其特点是在反应物系中不存在相界面。如烃类高温热裂解制取乙烯就是一个重要的气相均相反应，酸碱中和、酯化、皂化等反应则是典型的液相均相反应。

定义

均相反应是指所有参加反应的物质均处于同一相内的化学反应，它不存在相间传质。尽管在反应体系的不同空间位置上物料浓度可能有相当大的差异，但就其中的任意一个微分体积来说，反应物、反应产物、溶剂和催化剂都可以认为是均匀分布的。

若是反应体系为均一的气相，该反应称为气相均相反应，如低级烃的热裂解反应；若反应体系是均一的液相，则反应称为液相均相反应，如无机酸碱中和反应。在工程中，往往考虑两个方面来判断是否为均相反应，即两种或两种以上的反应物之间是否可以互溶，或者各个反应物均可溶解于某个反应介质中，只要能使反应体系达到分子尺度上的均匀，都可以认为是均相反应。

但可能在实际的操作上，我们还需要考虑到工程中的实际问题，其中主要的就是预混合时间问题。所谓预混合，就是指在反应之前将反应物混合到分子尺度的过程。但是在预混合时间内，反应已经开始，所以预混合时间与反应时间之间的长短可直接影响到反应体系是否确实为均相反应。若预混合时间相对于反应时间来说很短，预混合时间中进行的反应可忽略不计，整个反应是均相反应。反之，反应进行得极快，在预混合时间内反应就完成了，那么，反应就在没有达到分子尺度上的均一的时候就已经完成，就不能认为是均相反应。所以在实际工程中，均相反应需要满足反应体系可以成为均相和预混合时间远小于反应的时间两个条件。

均相反应动力学

反应速率方程也称反应动力学方程。均相反应的速率取决于物料的浓度和温度，这种关系的定量表达式就是动力学方程。

对于不可逆反应：，动力学方程为：

对于可逆反应： ⇌ ，其动力学方程为：

式中： —为物质A的反应速率；

α、β—分别为A、B的反应级数；

k—反为反应速率常数；

k1、k2—分别为正、逆反应速率常数

C—为物质的浓度。

均相反应器

常见的均相反应器主要有以下几类：

（1）间歇釜式反应器。

搅拌釜式反应器是一种最常见的间歇反应器。顶部有一搅拌器，以使釜内物料混合均匀，顶盖上有多个管口，用于加入反应物料或测量温度、压力等。有些在简体外部装有夹套用来加热或冷却，还有些在反应器内设盘管以增大传热面积。歇反应器一般适用于一些反应时间较长的慢反应。由于其灵活、简便，在小批量、多品种的染料、医药等行业有广泛的应用。

（2）平推流反应器。

平推流反应器中物料的流动满足这样的假定：即通过反应器的物料沿着同一方向以相同的速度向前流动。因此，平推流反应器内所有物料的停留时间均相同。

（3）全混釜式反应器。

全混釜式反应器在型式上和间歇釜式反应器相似，所不同的是间歇釜是间歇操作，而全混釜是连续进出料。

（4）循环反应器。

将其出口物料的一部分循环到反应器入口，即成为循环操作的平推流反应器。

（5）反应器的组合。

由不同流动模式（平推流、全混流、循环流）的反应器以不同的连接方式（串联、并联、串并联）组合而成的反应系统。对于不同特性的反应，不同的反应器组合会有不同的结果。

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