第九章 化学吸收优秀课件.ppt

第九章 化学吸收第1页，本讲稿共11页化学吸收的第一步是物理吸收物理吸收物理吸收：吸收过程不发生化学反应，吸收质溶于吸收剂：吸收过程不发生化学反应，吸收质溶于吸收剂1 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）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时的浓度2 2）吸收速率取决于吸收质在气相和液相中的扩散速率）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化学吸收：发生化学反应：发生化学反应1 1）吸收限度取决于）吸收限度取决于气液平衡关系气液平衡关系气液平衡关系气液平衡关系和气体与液相中反应组分反应的和气体与液相中反应组分反应的化学平衡关系化学平衡关系化学平衡关系化学平衡关系2 2）吸收速率取决于气体从气相进入液相的）吸收速率取决于气体从气相进入液相的扩散速度扩散速度扩散速度扩散速度和气体与液相中反应组分反应的和气体与液相中反应组分反应的化化化化学反应速度学反应速度学反应速度学反应速度第2页，本讲稿共11页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，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；同时由于溶液表面吸吸收质的平衡分压下降，也增加了吸收推动力收质的平衡分压下降，也增加了吸收推动力化学吸收过程：化学吸收过程：1 1）溶质）溶质A A从气流主体通过气膜扩散到气液界面从气流主体通过气膜扩散到气液界面2 2）溶质）溶质A A在液膜中的扩散在液膜中的扩散3 3）溶液中反应组分）溶液中反应组分B B在液膜中扩散在液膜中扩散4 4）溶质）溶质A A和反应组分和反应组分B B在反应区发生化学反应在反应区发生化学反应5 5）产物从反应区扩散到液相主体）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，每个步骤都能对吸收速率起控制作用，1 1）当扩散速率）当扩散速率化学反应速率时，吸收速率取决于后者，动力学控制化学反应速率时，吸收速率取决于后者，动力学控制2 2）当扩散速率）当扩散速率化学反应速率时，吸收速率取决于前者，称为传质控化学反应速率时，吸收速率取决于前者，称为传质控制制3 3）当扩散速率与化学反应速率数量级相等时）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吸收速率由二者决定第3页，本讲稿共11页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4页，本讲稿共11页1 1）从扩散开始直至稳定，扩）从扩散开始直至稳定，扩散至相界面处组分散至相界面处组分B B的量低于的量低于从气相主体扩散至相界面处的从气相主体扩散至相界面处的A A相反应所需的量，即相反应所需的量，即A A过剩过剩，则界面上不会存在则界面上不会存在B B，过剩的，过剩的A A通过界面向液膜扩散，以便与通过界面向液膜扩散，以便与继续扩散过来的继续扩散过来的B B反应，致使反反应，致使反应带向液膜移动，当移动到某应带向液膜移动，当移动到某一位置时，（此处一位置时，（此处A A，B B两组分两组分均无剩余），反应带不再移动，均无剩余），反应带不再移动，达到稳定，达到稳定，此处此处C CA A和和C CB B值均为值均为零零。反应带位于液膜中，距离。反应带位于液膜中，距离相界面为相界面为Z Z1 1，距离液膜主体界，距离液膜主体界面为面为Z Z2 2第5页，本讲稿共11页由于为快速不可逆反应，传质速度由于为快速不可逆反应，传质速度等于组分等于组分A A通过气膜时的扩散速度，通过气膜时的扩散速度，还等于通过液膜厚度为还等于通过液膜厚度为Z Z1 1部分的扩部分的扩散速度散速度组分组分B B在液膜中厚度为在液膜中厚度为Z Z2 2部分的扩散部分的扩散速度为速度为当扩散达到稳定状态后，在反应带当扩散达到稳定状态后，在反应带处处A A和和B B反应完全，有反应完全，有 第6页，本讲稿共11页由于气液相界面达到平衡，有由于气液相界面达到平衡，有其中其中 代入上式有代入上式有此公式只适用于在相界面处此公式只适用于在相界面处A A过剩的情况，即过剩的情况，即第7页，本讲稿共11页2 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）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 B的量恰的量恰好等于气相主体中扩散来的组分好等于气相主体中扩散来的组分A A相反应所需的量，如图所示：相反应所需的量，如图所示：由于在相界面处由于在相界面处A A和和B B的量恰好满足化学计量关系，的量恰好满足化学计量关系，因此相界面上因此相界面上有有由于组分由于组分A A在界面上无剩余，则在界面上无剩余，则A A只在气膜中扩散，不进入液膜，则只在气膜中扩散，不进入液膜，则A A在液膜中的阻力在液膜中的阻力消失，传质过程为气膜控制消失，传质过程为气膜控制第8页，本讲稿共11页3 3）若液相扩散到界面处的组分）若液相扩散到界面处的组分B B的量远超过与的量远超过与A A相反应所需要的量，即界面处相反应所需要的量，即界面处B B是过量的，此时反应带仍与界面重合，有是过量的，此时反应带仍与界面重合，有此时，由于此时，由于B B过量，则过量，则B B的浓度大于极限浓度，的浓度大于极限浓度，对于此种情况，仍采用下式计算对于此种情况，仍采用下式计算第9页，本讲稿共11页对于快速不可逆反应，反应过对于快速不可逆反应，反应过程受传质控制，化学反应的阻程受传质控制，化学反应的阻力可忽略不计力可忽略不计1 1）对于）对于过程由气膜和液膜控制，由下式计过程由气膜和液膜控制，由下式计算算2 2）对于）对于过程受气膜传质控制，按下式计算过程受气膜传质控制，按下式计算第10页，本讲稿共11页3.动力学控制时吸收传质的分析液相中伴有极慢化学反应的情况当吸收当吸收质质A A穿穿过过界面被吸收界面被吸收剂剂吸收吸收时时，吸收，吸收质质A A和吸收和吸收剂剂中的中的组组分分B B之之间间的化学反的化学反应应极慢，在液膜中反极慢，在液膜中反应应掉的吸收掉的吸收质质的数量很少，大部分反的数量很少，大部分反应应是是吸收吸收质质A A扩扩散通散通过过液膜到达液相主体之后液膜到达液相主体之后进进行行的。的。吸收吸收过过程接近于程接近于物理吸收物理吸收，因此此，因此此类类吸收的吸收的过过程可按照物理吸收程可按照物理吸收过过程程进进行行计计算，不算，不过过液相中吸收液相中吸收质质的的浓浓度由于参加化学反度由于参加化学反应应生成新物生成新物质质而减至很小，吸而减至很小，吸收推收推动动力力较较物理吸收大。物理吸收大。第11页，本讲稿共11页