化學(xué)吸收與增強因子

1、3.6 化學(xué)吸收與增強因子化學(xué)吸收與增強因子3.6.1 化學(xué)吸收的分類化學(xué)吸收的分類 討論不同化學(xué)反應(yīng)對吸收速率的影響按反應(yīng)快慢分類并導(dǎo)出判別式1.化學(xué)反應(yīng)可忽略 吸收劑 ACQ, 303/mmolCsmQA V(m3) 氣 A 反應(yīng)速率Ackr*1 *1k 一級反應(yīng)速度常數(shù) 反應(yīng)量擴(kuò)散量 )(0AAccQVr )(0*1AAAccQcVk AAcck0*11 (QV , 停留時間) 純?nèi)軇r: 00Ac 1*1k (取 0.1) 2.慢反應(yīng) 界面 F 液膜反應(yīng)量液膜擴(kuò)散量 cAi )(ALAillccFkrF cAL )(*1ALAilAilcckck AiALllcckk 1*1 L 由雙

2、膜論 lllkD Dl 液相擴(kuò)散系數(shù) m2/s k l 液相傳質(zhì)系數(shù) m/s 令: 2*1*1llllkkDkkM 慢反應(yīng): M1 (取M10) PA PAi 表示反應(yīng)在液膜內(nèi) cAi cAi 進(jìn)行完畢 g l 4.中速反應(yīng) M 1 (取 0.110) 界面 表示液膜中的反應(yīng)與 PA PAi 擴(kuò)散量相當(dāng),反應(yīng)既在 cAi cBL 液膜中進(jìn)行又?jǐn)U散到 cAL 液相主體中進(jìn)行. 5.瞬間反應(yīng) M pA 表示在液膜中的 pAi cBL 某個面反應(yīng)完成 cAi g l 3.6.2一級不可逆反應(yīng)一級不可逆反應(yīng)處理方法:建立液相擴(kuò)散-反應(yīng)方程 求傳質(zhì)速率式 求增強因子 1.擴(kuò)散-反應(yīng)方程取液膜中微元作物料

3、衡算: Mx-Mx+dx-MR=Ma cA 非穩(wěn)態(tài): cAi tcrxcDl22 Mx Mx+dx 穩(wěn)態(tài): dx L 022rxcDl (3-130) lD 液相擴(kuò)散系數(shù) r 反應(yīng)速率 t 時間 2.一級不可逆反應(yīng) A+bB Q AABckcckr*1*2 代入擴(kuò)散-反應(yīng)方程: AlckxcD*122 (3-133) 解微分方程: AilllAckMthMMthMMN1) 1() 1( (3-143) 其中: 2*1llkkDM Mth 雙曲正切函數(shù) llV 物理吸收: AilALAilAckcckN)( (對快反應(yīng)0ALc) 系數(shù)比較: 1) 1() 1(MthMMthMMll (3-144

4、) (1)快反應(yīng) M10 1Mth M AiAlAilAcDkckMN*1 (3-146) ),(*1AiAlAcDkfN與llk,無關(guān). 只要改善反應(yīng)條件和選擇好的吸收劑使 Aick,*1才能強化傳質(zhì)速率。 (2)中速反應(yīng) (0.1M10) 但l較大 填料塔l=10100 鼓泡塔l=100104 1MthM AilAckMthMN (3-148) (3)慢反應(yīng) M0.1 (MMth) 11MMMll (3-149) AilAckN 若: 取l大, 1, 1Ml 取l小, 1, 1Ml 3.6.3 不可逆瞬時反應(yīng)不可逆瞬時反應(yīng) A + bB Q 界面 擴(kuò)散-反應(yīng): pA cBLc rdxcdD

5、22 pAi cBL cAi 1 2 g l 當(dāng)10 x時: 022dxcd 21x 022dxcd 1x dxddcbDdxdcDBBA (3-174) 積分: AilAckN cdcbDcDAiAlBLBl11 (3-178) 求臨界濃度cBLc: ABcBLlAlBlcBLlBlcBlBlBAgAiAgAbNNckDDcDckNPkPpkN)( 聯(lián)立求解: ABlAllgcBLpDDkbkc (3-184) 當(dāng)cBLBLcc時:(氣膜控制) AgApkN 當(dāng)cBLBLcc時:(雙膜控制) glABlAlBlAAAkkHcbDDHpN1 (3-187) 3.6.4 不可逆二級反應(yīng)不可逆二級

6、反應(yīng) A + bB Q BAcckr*2 代入擴(kuò)散-反應(yīng)方程: BAAlcckdxcdD*222 當(dāng)液流主體 CAL=0 時可獲得近似解: 1/1MthM (3-190) 其 中 : AiAlBlBllBlAllAlcbDcDkckDkkDM12*22*1 查 圖 :),(Mf AilAckN 計 算 步 驟 : 設(shè)AAAAiAAiNMHpcpp, 校 核AiAiAiAgAcpppkN)( 有二種簡化情況: 1. 當(dāng)M2可 作 為 一 級 不 可 逆 快 反 應(yīng) : AilAckNM3 2. 當(dāng)10M可 作 為 瞬 間 反 應(yīng) : AiAlBlBlcbDcD1 若 : cBLBLcc AgAp

7、kN cBLBLcc glABlAlBlAAAkkHcbDDHpN1 例題：二級不可逆反應(yīng)舉例例題：二級不可逆反應(yīng)舉例人體紅血朊內(nèi)的紅血球素人體紅血朊內(nèi)的紅血球素HbHb與溶解的與溶解的O O2 2與與COCO有如下反應(yīng)：有如下反應(yīng)：已知：已知：(37時) 求：求： （1 1）吸氧速率；）吸氧速率； （2 2）若人體每）若人體每Kg含含10cm3 3的的CO便會死亡，則當(dāng)空氣中含便會死亡，則當(dāng)空氣中含CO為為 100ppm時，一個時，一個70Kg重的人，能維持多長時間？重的人，能維持多長時間？ 非正常反應(yīng)正常反應(yīng) HbCOHbCO HbOHbOCOOkk222)/(3140)(107)/(30

8、016700)/(103 . 8)/(106 . 7)/(101 . 7)/(1095. 6)/(104 . 9)/( 1 . 0)/(1067. 0)/(108 . 1323282626237372662血紅細(xì)胞的比表面積為人肺中血液量為在血中含量為cmcma cmV lg HbC MscmD scmD scmDatmcmmolH atmcmmolHscmksmollk smollkHbHbHbCOOCOOLCOO解解：用二級不可逆反應(yīng)，求吸氧速率：用二級不可逆反應(yīng)，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換成體積：得：查圖（，也不滿足。時，可作瞬間反應(yīng)處理處理，顯然不滿足；時，可作擬一級快反應(yīng)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