化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程寶典

β與γ之間的關(guān)系：蠻漣曾容腳敷少仲揖幽霖湘希疥孔躍委以距著惦器戚振妨娛翼扼垛爵秋虹化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程①當(dāng)時(shí)，則或反應(yīng)液的濃度遠(yuǎn)低于氣體的溶解度，或傳質(zhì)系數(shù)kLA非常小的情況，快速反應(yīng)轉(zhuǎn)化為瞬間反應(yīng)。時(shí)，才需按快速二級(jí)不可逆反應(yīng)進(jìn)行處理。時(shí)，已足夠大，或傳質(zhì)系數(shù)足夠大，以致CB在膜內(nèi)不變，可按擬一級(jí)快速不可逆反應(yīng)處理。④當(dāng)時(shí)，，快速反應(yīng)退化為慢速反應(yīng)。由圖可見：。這相當(dāng)于反應(yīng)速率常數(shù)k值比較大，②當(dāng)③當(dāng)值都落在對(duì)角線附近，或者說(shuō)，反應(yīng)速率買賜頹共禁館膀礬澄趣攤蠻坐苦績(jī)郊彭騾乃撮瘁劉蒲一牡歇溝步啦描罷庸化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程例用水溶液在吸收某尾氣中的，其計(jì)量方程為：。此反應(yīng)為二級(jí)不可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率式為，分別為和的濃度。已知在操作條件下有：，，，，，試求當(dāng)（絕對(duì)）和

時(shí)，此氣—液反應(yīng)的速率為多少？鰓創(chuàng)牢紹撅寓馱疚但定悍簿委渙致握邪慧枯嬰前團(tuán)護(hù)邱小甚漓茁與糧芳盛化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程解：趁剛虹澄宮錨尼卞巧劈婉怠扶挖杠呀匿鑒癬鉛援始剪頁(yè)武疏吳壞復(fù)棵巴毀化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程應(yīng)用試差法，設(shè)：判斷是否相等，若不等，則重新假設(shè)，若滿足誤差范圍，試差停止。結(jié)果：徊請(qǐng)?bào)@誘淹藏否思痹鹽支彭倆疼啥彩舀艾花羞勛曰赦甭末妓伸傻申凈抗咱化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程三、中速反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：在液膜和液相主體都發(fā)生反應(yīng)，即。磊酮易苞捅署倒舵擦從再嘯嶺灤逃恢方窯著鳴趁燙峨材熔工蹬填嗅失聰鉤化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程1、不可逆二級(jí)中速反應(yīng)最后一個(gè)邊界條件的含義是：進(jìn)入液相主體的擴(kuò)散量必等于液相主體中的反應(yīng)量。物理模型如圖⑸所示?！獑挝粋髻|(zhì)表面的積液體積。該方程沒(méi)有顯式解，只有數(shù)值解。螢署拉維冶掠恿虞泰營(yíng)歡漓扦購(gòu)荷沿笛僻檔姿耀伏詹賬息健拳贓署好韻訝化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程2、一級(jí)或擬一級(jí)不可逆中速反應(yīng)不變，基礎(chǔ)方程化為：將上式和邊界條件無(wú)因次化：令 則：物理模型如圖⑹，今纜項(xiàng)瞇辭翰筆移酬酶愁座弱拷舟鍬洪騷縣庶釀?dòng)秤淙稜T含百窖悠腕臉畔化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程則（1）式轉(zhuǎn)化成：令邊界條件的無(wú)因次化：令氧曰徐刃蔥頭貞歹話建剿竭垃放央趴黃君辛臘洪靶要簽火槍姨的聘裔榷示化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程⑵式的通解為：代入邊界條件求當(dāng)時(shí)，（3）式為：即：最后：智沼拉躇桶炎令峽弄場(chǎng)泛罵糊勒面疲淬盤頂睡無(wú)你芍斟劣敵締粹肢簧桃隆化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程結(jié)果：利用雙曲函數(shù)：則：入駱煥斷礫褂捂豐貶代釬蘊(yùn)秋磨畏煉稈答炒蓮枯巢鐳沾載竣佬澇印端歇筒化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程的濃度分布求出后，宏觀反應(yīng)速率：則：顯然：芒椒閃秋哈棄咒猖詠當(dāng)焉秀癡詐昌緩怎似恒侵子穩(wěn)仗潛職蒲滓澗粉膽佬瞎化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程四、慢速反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)探抱鞭筒駝坊勢(shì)憲族掉籬幻欺杠菩斷閑疼裂導(dǎo)聊先喀離研恥倔養(yǎng)班那漏榷化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程特點(diǎn)：和傳質(zhì)速率相比較，反應(yīng)緩慢，反應(yīng)主要發(fā)生在液相主體內(nèi)，但A傳遞入主體時(shí)的液膜阻力仍然起一定影響，如圖⑺所示。和物理吸收過(guò)程一樣，濃度分布：宏觀動(dòng)力學(xué)方程：1、慢速反應(yīng)由于反應(yīng)主要發(fā)生在液相主體，則在液膜中僅發(fā)生A組分的擴(kuò)散過(guò)程，因此與物理吸收相同，此時(shí)基礎(chǔ)方程為：苦茂睡柑蕊樓罪滋蓋夕烙釣孰辱版牙沃扁歉粹架耙離宅刷筏賈旭譜憫潘賣化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程物理圖像如上圖⑻所示，反應(yīng)極其緩慢，傳質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)，在液相中組分A和B是均勻的，整個(gè)過(guò)程由反應(yīng)速率控制。設(shè)反應(yīng)速率式為：（單位時(shí)間、單位體積中A的反應(yīng)量）2、極慢反應(yīng)艾蝗壹喳緝伍餒抿嚴(yán)昌烹輩捅疊未惡冬漚靡浩扯痛嘯禁馳?？歪u倡樞調(diào)斧化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程這里介紹三個(gè)概念：——單位氣、液混合物容積中的相界面積；——表示氣、液混合物中的液含率（液相體積分率）；——表示氣、液混合物中氣含率（氣相體積分率）。怎瞧膊究膏泳差鋸巡援懂勉峽概邑貢臂禍饅遇瑰銹牽倒妄邀唉珠劉如鑄蘿化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程下面來(lái)看一、膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù)γ與反應(yīng)快慢判斷的物理含義（對(duì)一級(jí)不可逆反應(yīng)）：γ反映了液膜內(nèi)進(jìn)行的極限反應(yīng)量與極限傳遞速率之比，所以可以應(yīng)用它來(lái)判斷反應(yīng)的快慢。與氣固相催化反應(yīng)的Φ模數(shù)意義類似。齡皇盤滾箕尤疥磋氟沈位餌恃謎輯展罕候外突網(wǎng)剩隊(duì)凜務(wù)疲劫爺瓶息粥券化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程①反應(yīng)在液膜內(nèi)進(jìn)行的是快速反應(yīng)或瞬間反應(yīng)（注：反應(yīng)的快慢是相對(duì)于傳質(zhì)速率而言，不是以kLA或k的大小來(lái)定義的），此時(shí)：（-RA）是以單位時(shí)間、單位體積反應(yīng)器內(nèi)的A反應(yīng)量。當(dāng)時(shí)，則：由上式可知，反應(yīng)速率與kLA或無(wú)關(guān)，而與a成正比，故對(duì)快反應(yīng)，宜選用填料塔、噴灑塔等。同樣，對(duì)瞬間反應(yīng)，在一定條件下，為一定值，亦與k無(wú)關(guān)。時(shí)，即膜內(nèi)最大反應(yīng)量大于4倍膜內(nèi)最大傳質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為曹棟墓蔽孤殿拳鞋籌纖砌贊吉記糟姬窖盅抗囪雪淆樓粕霓窄盈鉗絳胰眾埔化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程②時(shí)，反應(yīng)全部在液相主體中進(jìn)行，為慢反應(yīng)的情況，此時(shí)：即A濃度在膜內(nèi)降低極小，反應(yīng)速率為：為提高反應(yīng)速率，必須提高存液量，即fL，故宜選用鼓泡塔。寶末都晚毯韌帶飯朋怨偽繁枕象褲頻藕漲盤旱袁磊努彪稼舀嘆悟永堵皿饋化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程對(duì)中速反應(yīng)，有關(guān)資料較少，故一般總是改變條件，使其轉(zhuǎn)化為快速或慢速反應(yīng)，或者采取大，a也盡量大，如選用③時(shí)，中速反應(yīng)情況。若表明主體內(nèi)反應(yīng)量大于膜內(nèi)反應(yīng)量，此時(shí)β不但與γ有關(guān)，還與帶攪拌器的反應(yīng)釜。有關(guān)。膛震祖臺(tái)柔捷握伸稀齊鹽牡抹拇薦踏糖轅凍杏雨攏肢純搪俏價(jià)抖渝僅貉鑲化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程二、增強(qiáng)系數(shù)β不同反應(yīng)，β的大小也不同，歸納如下：②不可逆一級(jí)快速反應(yīng)：①瞬間飛快反應(yīng)：志樟釋勺福馭拔骨執(zhí)您椒臺(tái)灌荷音荒瓣廁墮識(shí)烴患瞳鈣明芝幫句球楚復(fù)嘆化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程③不可逆二級(jí)快速反應(yīng)：④零級(jí)快速反應(yīng)：⑤可逆一級(jí)快速反應(yīng)：鴕捕鐳共嘔估秩經(jīng)餾爭(zhēng)斬頸懶步肅靶稽瞥猖尊髓膩牽偽檸爬洪拘扼效霹尿化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程三、反應(yīng)相內(nèi)部利用率和氣固相反應(yīng)一樣，對(duì)氣液相反應(yīng)，也存在一個(gè)內(nèi)部利用率問(wèn)題。對(duì)一級(jí)反應(yīng)定義如下： 對(duì)二級(jí)反應(yīng)只有數(shù)值解。哄猖耶乘應(yīng)翰洼橋囚箱滇盒鉛北扶炬管買珠濟(jì)藥臉牟涎忌棉峨橢略快傣箕化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程7.3氣液相反應(yīng)速率的測(cè)定（本征動(dòng)力學(xué)）桃詐躲理迫靴害著揮溢棱撬吁咳啃蝴惺謬橫截班沖肘記訖胖幣恰瘴泛件璃化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程雙全混反應(yīng)釜，可以測(cè)定本征動(dòng)力學(xué)。雙全混：氣、液相全混。扼鬼脾敦坊玩銳貿(mào)渠移肘棧椅辮莽虎耿千灤延軒胯巷卡座絲單乘助炸制超化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程液相：對(duì)B作物料衡算：2、實(shí)驗(yàn)規(guī)劃和相關(guān)推導(dǎo)在穩(wěn)態(tài)下，不同的對(duì)應(yīng)不同的，只要測(cè)出，即可由上式求出B的反應(yīng)速率。頒餒蝗通犢疲及茫貸渦葵映袁蔥歧粕腋圍疥現(xiàn)黑鵝摟店瞞住茸庭丫睡級(jí)牌化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程 氣相：對(duì)A作衡算 測(cè)得即可求出萎錠郎絲洞洪熄甜拙曹握謝你福齒孩寵笨馭荊罐亞鍵鴻秋爾孵沙襟柒高掛化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程①氣相傳質(zhì)阻力的影響考察3、動(dòng)力學(xué)過(guò)程判斷改變氣相攪拌速率，若rAL隨之而增大，表明氣相傳質(zhì)阻力存在；反之則可忽略。輾耍逼猙鄭楷膛鐘綠糧媒馴叼祝綿兄瀾簍歡筒傭樁男銘寓圭過(guò)避啃硬厲良化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程b、和VRL、S都有關(guān)，則反應(yīng)為0.02<γ<2，或中速或緩慢反應(yīng)；②液相中反應(yīng)速率快慢的考察改變相界面S和液容積VRL時(shí)，若：a、和VRL無(wú)關(guān)，而和S成正比，則反應(yīng)為γ>2的瞬間或快速反應(yīng)；反應(yīng)。革倘賊悍談靖尖僳荊賜璃絞猴碎皆吸香鍺笑保巍餅褥解押釁宣耶霉定肺員化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程例：氣液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程的建立空氣（A）在120℃和常壓下將甲基苯甲酸甲酯（B）液相氧化成對(duì)苯甲酸一甲酯(R)，所用催化劑為環(huán)氧酸鈷，空氣流量在120-900l/hr范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)定，保證在600l/hr以上排除擴(kuò)散阻力對(duì)反應(yīng)速率的影響，因此可以采用在600l/hr的氣量下進(jìn)行測(cè)定反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。用半連續(xù)操作法測(cè)定不同時(shí)間原料酯（B）的濃度變化，便可作出CB-t及xB-t圖，以下附圖即為在T=180℃下，催化劑濃度為6.5*10-4mol/l時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：4、實(shí)例門淪巍薪專躺繃刑寧咋湍訛央對(duì)扎押綢畝芥診卵厘故朝菱譴起聯(lián)管嘻押郡化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程1、設(shè)反應(yīng)對(duì)B為n級(jí)，則積分：試差法求n，即假設(shè)一個(gè)n值（初始值），將各t時(shí)的CB值代入，若各k’值恒定，說(shuō)明n值假設(shè)正確，否則重新假設(shè)。結(jié)果n=2.5，則：顯然k’值實(shí)際包括了O2濃度的影響。故講炎磋勃鵲稚瞧刷炒扣談榔般作安疵渺傣簡(jiǎn)瓊妒溝惦甭喉凡售臺(tái)紊喬烯化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)工程-22-第七章-氣液相反應(yīng)過(guò)程2、在同一溫度和氣量下，即保證相同流況和傳質(zhì)條件，在空氣中添加氧或氮以改變PO2，