化学吸收与增强因子

1、3.6 化学吸收与增强因子化学吸收与增强因子3.6.1 化学吸收的分类化学吸收的分类 讨论不同化学反应对吸收速率的影响按反应快慢分类并导出判别式1.化学反应可忽略 吸收剂 ACQ, 303/mmolCsmQA V(m3) 气 A 反应速率Ackr*1 *1k 一级反应速度常数 反应量扩散量 )(0AAccQVr )(0*1AAAccQcVk AAcck0*11 (QV , 停留时间) 纯溶剂时: 00Ac 1*1k (取 0.1) 2.慢反应 界面 F 液膜反应量液膜扩散量 cAi )(ALAillccFkrF cAL )(*1ALAilAilcckck AiALllcckk 1*1 L 由双

2、膜论 lllkD Dl 液相扩散系数 m2/s k l 液相传质系数 m/s 令: 2*1*1llllkkDkkM 慢反应: M1 (取M10) PA PAi 表示反应在液膜内 cAi cAi 进行完毕 g l 4.中速反应 M 1 (取 0.110) 界面 表示液膜中的反应与 PA PAi 扩散量相当,反应既在 cAi cBL 液膜中进行又扩散到 cAL 液相主体中进行. 5.瞬间反应 M pA 表示在液膜中的 pAi cBL 某个面反应完成 cAi g l 3.6.2一级不可逆反应一级不可逆反应处理方法:建立液相扩散-反应方程 求传质速率式 求增强因子 1.扩散-反应方程取液膜中微元作物料

3、衡算: Mx-Mx+dx-MR=Ma cA 非稳态: cAi tcrxcDl22 Mx Mx+dx 稳态: dx L 022rxcDl (3-130) lD 液相扩散系数 r 反应速率 t 时间 2.一级不可逆反应 A+bB Q AABckcckr*1*2 代入扩散-反应方程: AlckxcD*122 (3-133) 解微分方程: AilllAckMthMMthMMN1) 1() 1( (3-143) 其中: 2*1llkkDM Mth 双曲正切函数 llV 物理吸收: AilALAilAckcckN)( (对快反应0ALc) 系数比较: 1) 1() 1(MthMMthMMll (3-144

4、) (1)快反应 M10 1Mth M AiAlAilAcDkckMN*1 (3-146) ),(*1AiAlAcDkfN与llk,无关. 只要改善反应条件和选择好的吸收剂使 Aick,*1才能强化传质速率。 (2)中速反应 (0.1M10) 但l较大 填料塔l=10100 鼓泡塔l=100104 1MthM AilAckMthMN (3-148) (3)慢反应 M0.1 (MMth) 11MMMll (3-149) AilAckN 若: 取l大, 1, 1Ml 取l小, 1, 1Ml 3.6.3 不可逆瞬时反应不可逆瞬时反应 A + bB Q 界面 扩散-反应: pA cBLc rdxcdD

5、22 pAi cBL cAi 1 2 g l 当10 x时: 022dxcd 21x 022dxcd 1x dxddcbDdxdcDBBA (3-174) 积分: AilAckN cdcbDcDAiAlBLBl11 (3-178) 求临界浓度cBLc: ABcBLlAlBlcBLlBlcBlBlBAgAiAgAbNNckDDcDckNPkPpkN)( 联立求解: ABlAllgcBLpDDkbkc (3-184) 当cBLBLcc时:(气膜控制) AgApkN 当cBLBLcc时:(双膜控制) glABlAlBlAAAkkHcbDDHpN1 (3-187) 3.6.4 不可逆二级反应不可逆二级

6、反应 A + bB Q BAcckr*2 代入扩散-反应方程: BAAlcckdxcdD*222 当液流主体 CAL=0 时可获得近似解: 1/1MthM (3-190) 其 中 : AiAlBlBllBlAllAlcbDcDkckDkkDM12*22*1 查 图 :),(Mf AilAckN 计 算 步 骤 : 设AAAAiAAiNMHpcpp, 校 核AiAiAiAgAcpppkN)( 有二种简化情况: 1. 当M2可 作 为 一 级 不 可 逆 快 反 应 : AilAckNM3 2. 当10M可 作 为 瞬 间 反 应 : AiAlBlBlcbDcD1 若 : cBLBLcc AgAp

7、kN cBLBLcc glABlAlBlAAAkkHcbDDHpN1 例题：二级不可逆反应举例例题：二级不可逆反应举例人体红血朊内的红血球素人体红血朊内的红血球素HbHb与溶解的与溶解的O O2 2与与COCO有如下反应：有如下反应：已知：已知：(37时) 求：求： （1 1）吸氧速率；）吸氧速率； （2 2）若人体每）若人体每Kg含含10cm3 3的的CO便会死亡，则当空气中含便会死亡，则当空气中含CO为为 100ppm时，一个时，一个70Kg重的人，能维持多长时间？重的人，能维持多长时间？ 非正常反应正常反应 HbCOHbCO HbOHbOCOOkk222)/(3140)(107)/(30

8、016700)/(103 . 8)/(106 . 7)/(101 . 7)/(1095. 6)/(104 . 9)/( 1 . 0)/(1067. 0)/(108 . 1323282626237372662血红细胞的比表面积为人肺中血液量为在血中含量为cmcma cmV lg HbC MscmD scmD scmDatmcmmolH atmcmmolHscmksmollk smollkHbHbHbCOOCOOLCOO解解：用二级不可逆反应，求吸氧速率：用二级不可逆反应，求吸氧速率N NO2O2？scmVaNN scmmolCkN P M M bCDCDlmolHpC kkDMlmolC Ckk

9、AAAiLAiOOHbHbOOAiLOOHbHbOO/284)/(10774. 3912. 1)218.1032/066. 2)10974. 1)(101 . 7()018. 0)(103 . 8(11/10974. 1)104 . 9(21. 0/8 . 41 . 0/)101 . 7)(018. 0)(108 . 1 (/018. 016700/300328468,224722662222换成体积：得：查图（，也不满足。时，可作瞬间反应处理处理，显然不满足；时，可作拟一级快反应解解：求：求N NCOCO？min6 .732268.1570/7007001070/1585.0/5704 .22)/(101 .203.3203.3)1 .0/()106 .7)(018.0)(1067.0(/1083.2)1095.6)(106 .7()018.0)(1