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反应物系中存在两个或多个液相的一种多相反应过程，它通常指两种或数种只能部分互溶或不互溶的液体反应物间的化学反应过程。碱液与脂肪相互反应制造肥皂是这类反应早期应用的实例。在现代化学工业中，液液相反应过程应用甚广，如有机化工中的硝化、磺化和烷基化，高分子化工中的乳液聚合、悬浮聚合等。
液液相反应过程与气液相反应过程类似，反应组分从一液相传向界面，然后进入另一液相进行反应，该反应物的浓度在界面上处于相平衡状态。由此可见液液相反应也是一个传质和反应的串联过程；其速率主要取决于阻力最大的步骤，此步骤即为全过程的控制步骤。由于相际传质往往成为液液相反应过程的控制步骤，因此须将一液相分散成液滴而分布在另一液相中，以形成很大的相界面。液滴在反应过程中会发生凝并和再分散，这种滴际混合必然影响连续反应过程的转化率和选择率（见化学计量学）。但其影响程度至今尚无法定量估计，仅能确定两种极限情形：即无滴际混合和有充分的滴际混合时所产生的影响。此外，少量的表面活性物质（由反应物带入或在反应过程中产生）也会显著地影响传质。因此，液液相反应的规律尚待深入研究。
液液相反应过程常在搅拌釜式反应器中进行,亦可采用多个釜式反应器串联操作；塔式反应器有时也用以进行液液相反应过程，两液相的流向可采用逆流、并流或错流。反应萃取有时也被看成是一种液液相反应。此时反应物在同一液相内，反应过程中并无反应物的相际传递,但因反应产物在反应相内不稳定，为提高收率,故在反应系统中加入萃取剂形成另一液相，以便及时将产物从反应相分离出来。
