【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 應(yīng)區(qū)， A 、 B 并存。尚屬快反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)仍在液膜內(nèi)，并不進(jìn)入液相主體。 快速反應(yīng)， cB高，可視為擬一級(jí)反應(yīng)，液膜內(nèi) cB變化可以忽略。 （ d）擬一級(jí)快反應(yīng)， cB高，反應(yīng)區(qū)在液膜中。 （ 5）二級(jí)中速反應(yīng) （ 6）擬一級(jí)中速反應(yīng) 中等速率反應(yīng)，故在液膜和液相主體中都發(fā)生反應(yīng)。 （ 7）二級(jí)慢速反應(yīng) （ 8）極慢反應(yīng) 和傳質(zhì)速率相比反應(yīng)緩慢，反應(yīng)主要發(fā)生在液相主體。但 A 傳遞入主體時(shí)液膜阻力仍然有影響。 反應(yīng)極其緩慢，傳質(zhì)阻力可忽略，在液相中組分 A 和 B 是均勻的反應(yīng)速率完全取決于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 56 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 基礎(chǔ)方程 可由雙膜理論和 Fick定律導(dǎo)出。 BAA ckcrlA ???? )( P )b B ( ( g )設(shè)反應(yīng)為 定常態(tài)條件下，在單位面積的液膜中取一厚度為 dz的微元層，對(duì)組分 A作物料衡算： ??????????dzdzdccdzdDdzdcDAALAALA圖 8 3 若液相中有 B，單位時(shí)間內(nèi)微層內(nèi)的反應(yīng)量 以體積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率。 AA rdzr ?? ，)( 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 57 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 BABBLBBAAALAckcrdzcdDckcrdzcdD????????2222對(duì)物流 B作物流衡算： 整理可得： 002222??????BABLBBAALAcb k cdzcdDckcdzcdD反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 58 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 同理可得 022?? BABLB cbk cdzcdD此二式即二級(jí)不可逆氣液反應(yīng)的基礎(chǔ)方程， 根據(jù)不同類型氣液反應(yīng)的邊界條件，可得到不同解。 整理得 022?? BAALA ckcdzcdD（ 812） 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 59 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 不同類型氣液相二級(jí)反應(yīng)的宏觀速率式 如圖，反應(yīng)僅在反應(yīng)面上，反應(yīng)面左側(cè)只含 A，右側(cè)只含 B。因此，反應(yīng)面兩側(cè)的擴(kuò)散傳質(zhì)均不受化學(xué)反應(yīng)影響。 （ 1）瞬間快速反應(yīng) δL δR 反應(yīng)面 相界面 cAi pA pAi cBL z反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 60 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 （ 2）界面反應(yīng) 液相中 B的濃度足夠大時(shí)，反應(yīng)面位置與相界面重合，此時(shí)， A組分的消失速率取決于其在氣膜中的擴(kuò)散速率。該過(guò)程屬于氣膜控制過(guò)程。 AGAA pkr ???反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 61 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 （ 3）擬一級(jí)快速反應(yīng) AABA ckckcr 1)()( ????A、 B兩組分的反應(yīng)在液膜中某個(gè)區(qū)域內(nèi)完成，且液膜中 B的濃度基本不變，因而二級(jí)不可逆反應(yīng)可簡(jiǎn)化為擬一級(jí)反應(yīng)。反應(yīng)在液相中進(jìn)行： 式中， k1=kcBL，在一定溫度下可做常數(shù)處理，假定反應(yīng)區(qū)域充滿整個(gè)液膜。 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 62 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 （ 4）二級(jí)快速反應(yīng) A與 B的反應(yīng)速度較快 ，但不是瞬間完成，反應(yīng)的區(qū)域在液膜中，在液膜內(nèi)完成反應(yīng)，即在液相主體中沒(méi)有 A，也沒(méi)有 A與 B的反應(yīng)。 A和 B的濃度均隨膜厚變化。 但 cB隨著液膜厚度而變化。 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 63 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 （ 5）擬一級(jí)中速反應(yīng) 反應(yīng)區(qū)域?yàn)橐耗ず鸵合嘀黧w，液膜中 B濃度基本不變。 基礎(chǔ)方程 邊界條件 ABAALA ckckcdzcdD122??])1[( , ,。0 , ,0??? ackcdzdcaDcczdzdccczBAALABLBBAiA????????BLB cc ?反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 64 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 （ 6）二級(jí)中速反應(yīng) A與 B在液膜中發(fā)生反應(yīng)，但因反應(yīng)速率不太快，因此會(huì)有部分 A在液膜中不能反應(yīng)完畢，進(jìn)入液相主體并在液相主體中繼續(xù)與 B組分反應(yīng)。 反應(yīng)區(qū)域?yàn)橐耗ず鸵合嘀黧w，液膜中 B濃度隨膜厚變化。 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 65 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 除在液膜中 cB有變化之外，其余與擬一級(jí)中速反應(yīng)相同，其基礎(chǔ)方程為： 邊界條件與擬一級(jí)中速反應(yīng)相同，方程無(wú)解析解，只有近似解。 BA2A2LA ckcdzcdD ?反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 66 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 （ 7）二級(jí)慢速反應(yīng) A與 B反應(yīng)進(jìn)行很慢，擴(kuò)散通過(guò)相界面的氣相組分 A在液膜中與液相組分 B發(fā)生反應(yīng)，但大部分 A反應(yīng)不完而擴(kuò)散進(jìn)入液相主體，并在液相主體與 B發(fā)生反應(yīng)，由于液膜在整個(gè)液相中所占體積分率很小，液膜中的反應(yīng)量比液相主體中小得多，可以忽略不計(jì)。 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 67 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 （ 8）極慢反應(yīng) A與 B的反應(yīng)極慢， A、 B在液膜中的濃度與它們?cè)谝合嘀黧w中的濃度相同，擴(kuò)散速率 反應(yīng)速率，傳質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，屬于反應(yīng)控制，氣液相宏觀反應(yīng)速率等于液相主體中的本征反應(yīng)速率。 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 68 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 兩個(gè)重要參數(shù)：化學(xué)吸收增加系數(shù)（增強(qiáng)因子） β和膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù) (八田準(zhǔn)數(shù) )γ。 β=f(γ， cAi,cAL), γ=f(k,DALδL) 宏觀反應(yīng)速率最終取決于反應(yīng)物 A的反應(yīng)特性 k，傳遞特性 DAL和體系的流體力學(xué)特性 δL。 強(qiáng)化宏觀反應(yīng)速率需要提高 k， DAL， 減小 δL。 當(dāng)然還與氣相傳遞特性有關(guān)。 8 . 2 . 2 氣液非均相系統(tǒng)中的幾個(gè)重要參數(shù) 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 69 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 （ 1）膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù) γ（ Hatta）是一個(gè)無(wú)因次數(shù)，其物理意義，其值的大小反映了通過(guò)相界面的氣相組分 A在液膜中反應(yīng)掉的分率，由膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù)值的大小推知傳質(zhì)速率的相對(duì)大小。 判據(jù)： γ2 屬于瞬間反應(yīng)或快反應(yīng)過(guò)程；宜選用停留時(shí)間短的反應(yīng)器，如填料塔。 γ2 為中速反應(yīng)；反應(yīng)大量在液相主體進(jìn)行，宜選用持液量大的反應(yīng)器，如鼓泡塔。 γ 屬于慢反應(yīng)。 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 70 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 γ 決定了反應(yīng)是快是慢，是否存在反應(yīng)面，反應(yīng)在何處進(jìn)行。 判據(jù)： γ2 屬于瞬間反應(yīng)或快反應(yīng)過(guò)程；宜選用停留時(shí)間短的反應(yīng)器，如填料塔。 γ2 為中速反應(yīng)；反應(yīng)大量在液相主體進(jìn)行，宜選用持液量大的反應(yīng)器，如鼓泡塔。 γ 屬于慢反應(yīng)。 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 71 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 1) （ 2）化學(xué)吸收 增強(qiáng)系數(shù) (增強(qiáng)因子 )β 化學(xué)吸收增強(qiáng)因子反映了化學(xué)反應(yīng)對(duì)傳質(zhì)過(guò)程的加強(qiáng)程度。 β的定義 以界面為基準(zhǔn)的吸收速率 NA和基準(zhǔn)物理吸收速率NA′ 之比值稱之為化學(xué)吸收增強(qiáng)因子 ,記作 β 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 72 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 測(cè)定氣液相反應(yīng)速率常用的實(shí)驗(yàn)裝置是雙混和反應(yīng)器，如圖。此反應(yīng)器由上下兩部分組成，中間中大小可調(diào)的隔板隔開(kāi)，上部為反應(yīng)氣體，下部為反應(yīng)液體，氣液兩相的接觸面在隔板的中央。 上部氣相與下部液相中各裝有攪拌裝置，使兩相均處于全混流狀態(tài)，改變攪拌速度可改變氣膜與液膜的厚度，并因此改變傳質(zhì)阻力。 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 73 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 雙混合實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器可以判斷氣液相反應(yīng)的類型。 若 氣相攪拌 速率 ↑，（ rA） ↑，則說(shuō)明氣膜擴(kuò)散阻力大，反應(yīng)速率是快速的； 而 氣相攪拌 轉(zhuǎn)速 ↑，（ rA）基本不變，則說(shuō)明氣膜擴(kuò)散阻力較輕，可忽略不計(jì)，反應(yīng)為控制步驟。 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 74 2021年 6月 17日 7時(shí) 0分 若單位時(shí)間內(nèi)消失的 A量與 氣液相界面積成正比 ，則為瞬間反應(yīng)或快速反應(yīng)； 若 A的消失速率與相界面積無(wú)關(guān)而與 液相體積成正比 ，則說(shuō)明是在液相主體中進(jìn)行的慢反應(yīng)； 如果氣相組分 A的消失速率與氣液相界面積及液相體積兩者均有關(guān) ，則可判斷為中速反應(yīng)。 反應(yīng)工程 第八章 氣液反應(yīng)工程 75 2021年