化学吸收与增强因子分析

3.6化学吸收与增强因子3.6.1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:00Ac1*1k(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δL由双膜论lllkDDl液相扩散系数m2/skl液相传质系数m/s令:2*1*1llllkkDkkM慢反应:M1(取0.1)对慢反应液膜中的反应量小于扩散量,化学反应扩散到液相主体中进行.3.快反应界面M1(取M10)PAPAi表示反应在液膜内cAicAi进行完毕δgδl4.中速反应M1(取0.1~10)界面表示液膜中的反应与PAPAi扩散量相当,反应既在cAicBL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pAicBL某个面反应完成cAiδgδl3.6.2一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β1.扩散-反应方程取液膜中微元作物料衡算:Mx-Mx+dx-MR=MacA非稳态:cAitcrxcDl22MxMx+dx稳态:dxδL022rxcDl(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+bBQAABckcckr*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0ALc)系数比较:1)1(])1([MthMMthMMll(3-144)(1)快反应M101MthM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=10~100鼓泡塔l=100~1041MthMAilAckMthMN(3-148)(3)慢反应M0.1(MMth)11MMMll(3-149)AilAckN若:取l大,1,1Ml取l小,1,1Ml3.6.3不可逆瞬时反应A+bBQ界面扩散-反应:pAcBLcrdxcdD22pAicBLcAi12gl当10x时:022dxcd21x022dxcd1xdxddcbDdxdcDBBA(3-174)积分:AilAckNcdcbDcDAiAlBLBl11(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A+bBQBAcckr*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:1/1MthM(3-190)其中:AiAlBlBllBlAllAlcbDcDkckDkkDM12*22*1查图:),(MfAilAckN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:AilAckNM32.当10M可作为瞬间反应:AiAlBlBlcbDcD1若:cBLBLccAgApkNcBLBLccglABlAlBlAAAkkHcbDDHpN1例题：二级不可逆反应举例人体红血朊内的红血球素Hb与溶解的O2与CO有如下反应：已知：(37℃时)求：（1）吸氧速率；（2）若人体每Kg含10cm3的CO便会死亡，则当空气中含CO为100ppm时，一个70Kg重的人，能维持多长时间？非正常反应正常反应HbCOHbCOHbOHbOCOOkk222)/(3140)(107)/(30016700)/(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cmcmacmVlgHbCMscmDscmDscmDatmcmmolHatmcmmolHscmksmollksmollkHbHbHbCOOCOOLCOO解①：用二级不可逆反应，求吸氧速率NO2＝？scmVaNNscmmolCkNPMMbCDCDlmolHpCkkDMlmolCCkkAAAiLAiOOHbHbOOAiLOOHbHbOO/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②：求NCO＝？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)(103.8(11)/(1095.6101095.610100333211,663868,8376,hcmCO70KgscmhcmVaNNscmmolCkNMMkDCkMCDCDlmolCCOCOiCOLCOLCOHbCOiCOCOHbHbiCO存活时间为量为重的人允许含以体积计：＝