第九章化学吸收.ppt

第一页，共十一页，2022年，8月28日 化学吸收的第一步是物理吸收 物理吸收：吸收过程不发生化学反应，吸收质溶于吸收剂 1）吸收所能达到的限度取决于吸收条件下的气液平衡关系，即吸收质在液体中达到平衡时的浓度 2）吸收速率取决于吸收质在气相和液相中的扩散速率 化学吸收：发生化学反应 1）吸收限度取决于气液平衡关系和气体与液相中反应组分反应的化学平衡关系 2）吸收速率取决于气体从气相进入液相的扩散速度和气体与液相中反应组分反应的化学反应速度 第二页，共十一页，2022年，8月28日 1.化学吸收概述 化学吸收过程中由于吸收质在液相中与反应组分发生化学反应，降低了液相中吸收质的浓度，增加了吸收推动力；同时由于溶液表面吸收质的平衡分压下降，也增加了吸收推动力 化学吸收过程： 1）溶质A从气流主体通过气膜扩散到气液界面 2）溶质A在液膜中的扩散 3）溶液中反应组分B在液膜中扩散 4）溶质A和反应组分B在反应区发生化学反应 5）产物从反应区扩散到液相主体 每个步骤都能对吸收速率起控制作用， 1）当扩散速率化学反应速率时，吸收速率取决于后者，动力学控制 2）当扩散速率化学反应速率时，吸收速率取决于前者，称为传质控制 3）当扩散速率与化学反应速率数量级相等时,吸收速率由二者决定 第三页，共十一页，2022年，8月28日 2.传质控制时的浓度分布和传质速度 化学吸收过程中，反应速度快且不可逆，此情况下传质阻力远大于化学反应阻力，此过程为传质控制 对于快速不可逆反应，式中A为气相中被吸收组分，B为液相中与A发生反应的组分，R为反应产物，r，b为计量系数 第四页，共十一页，2022年，8月28日 1）从扩散开始直至稳定，扩散至相界面处组分B的量低于从气相主体扩散至相界面处的A相反应所需的量，即A过剩，则界面上不会存在B，过剩的A通过界面向液膜扩散，以便与继续扩散过来的B反应，致使反应带向液膜移动，当移动到某一位置时，（此处A，B两组分均无剩余），反应带不再移动，达到稳定，此处CA和CB值均为零。反应带位于液膜中，距离相界面为Z1，距离液膜主体界面为Z2 第五页，共十一页，2022年，8月28日 由于为快速不可逆反应，传质速度等于组分A通过气膜时的扩散速度，还等于通过液膜厚度为Z1部分的扩散速度 组分B在液膜中厚度为Z2部分的扩散速度为 当扩散达到稳定状态后，在反应带处A和B反应完全，有 第六页，共十一页，2022年，8月28日 由于气液相界面达到平衡，有 其中 代入上式有 此公式只适用于在相界面处A过剩的情况，即 第七页，共十一页，2022年，8月28日 2）若传质过程从开始到稳定时，从液相主体扩散到相界面组分B的量恰好等于气相主体中扩散来的组分A相反应所需的量，如图所示： 由于在相界面处A和B的量恰好满足化学计量关系， 因此相界面上有 由于组分A在界面上无剩余，则A只在气膜中扩散，不进入液膜，则A在液膜中的阻力消失，传质过程为气膜控制 第八页，共十一页，2022年，8月28日 3）若液相扩散到界面处的组分B的量远超过与A相反应所需要的量，即界面处B是过量的，此时反应带仍与界面重合，有 此时，由于B过量，则B的浓度大于极限浓度， 对于此种情况，仍采用下式计算 第九页，共十一页，2022年，8月28日 三种情况探讨传质控制下吸收速率的计算公式 * 当CBL大于此值时，上式不成立