極快速不可逆化學(xué)反應(yīng)吸收過程
對于典型的氣液相反應(yīng)aA+bBa和一→rR，如果化學(xué)反應(yīng)速度極快，反應(yīng)瞬時即可完
成，則傳質(zhì)阻力比化學(xué)反應(yīng)阻力大得多，整個過程屬于擴散控制。在反應(yīng)速度極快的情況下，反應(yīng)區(qū)厚度極小，成為反應(yīng)面。由于吸收組分A與反應(yīng)物B的擴散速率不同，會使液相濃度分布出現(xiàn)三種不同的情況，如圖4-4所示。
①當(dāng)由氣相擴散至相界面的吸收組分A的量超過由液相擴散至界面的B物質(zhì)反應(yīng)所需的量
時，相界面上的B物質(zhì)被耗盡，吸收組分A過剩，即相界面上Ca＝0，CA＞0。過剩的A物質(zhì)向液膜擴散，并繼續(xù)與B物質(zhì)反應(yīng)。所以反應(yīng)面R-R向液相移動。當(dāng)反應(yīng)面移動到(-ra)＝
a(-A)時，過程達到穩(wěn)定，其位置不再移動。設(shè)反應(yīng)面R-R距相界面P-P距離為Zg，相界面P-P離液膜LL的距離為ZL，根據(jù)式(4-41)、式(4-42)有在這種悄況下，實際的吸收液濃度小手臨界濃度，即C≤Cの當(dāng)由氣相擴散至界面的吸收組分A的擴散通量與由液相擴散至界面的B物質(zhì)的擴散通量恰好符合化學(xué)計量關(guān)系(m、，by)時?物質(zhì)A與物質(zhì)B在界面上好反應(yīng)*，此時反應(yīng)面RR與相界面PP重合，且在此位置Ca＝Ca＝0，a-0在這種情況下，實際的吸收液濃度等于臨界濃度，即C＝C，吸收過程總速率等于物質(zhì)A從氣相擴放到相界面上的速率，也等于物質(zhì)B從液相擴散到相界面的速率的倍，即過程總速率方程式為NA kn PM(4-52)
或NA＝∠Nn＝k(4-53)
③當(dāng)由液相擴散至界面的B物質(zhì)的量超過出氣相擴散至界面的吸收組分A反應(yīng)所需的量時，
相界面上的A物質(zhì)被耗盡，B物質(zhì)過剩，此時反應(yīng)面也與相界面重合，在相界面上也有pa＝0，但CA＝0，CGm＞0在這種情況下，實際的吸收液濃度大于臨界濃度，即CンCw，物質(zhì)A從氣相擴散到相界面上的速率是整個過程的控制速率，即過程總速率方程式為:NA-K(4-54)AC AO
2.擬一級不可逆反應(yīng)的吸收過程
在反應(yīng)物組分B的量相對于被吸收組分A大量過剩的情況下，C的濃度變化相對很小，在
過程中近似看成常數(shù)，因此反應(yīng)過程可視為擬一級反應(yīng)。(一rA)＝ん，CA(4-55)由于反應(yīng)速度不是很快，吸收組分B與被吸G收組分A可同時存在，化學(xué)反應(yīng)在整個液膜區(qū)CB＝常數(shù)
域進行(見圖4-5)，這與極快速反應(yīng)的情況不同。氣相將式(4-55)代入式(4-41)中，得:主dcDA dzk, Ca=0過程的邊界條件為:C7-0, C=CZ-Z, C=CALGP上述徴分方程井令?-く會?得液膜一C為數(shù)時相牛有混度的內(nèi)被吸收組分A的濃度分布為:CA -. sinh(az)+C sinha(z-z)157)sinh(az)
可求得過程速率方程:dcNDdz 2-CA acosh(az)-caacoshla(z-z)1DtacosALsinh(az)Z=02AL AL Ca cosh(azl)CL.1sinh(az)DAlaC(4-58h(az)cosh(az) 用愛破裝置的技術(shù)經(jīng)濟性能見表412，工程中用于凈化氣態(tài)污染物的吸收設(shè)備常用的是填料塔，其次是板式語，此外還有源塔和文厘吸收器等。幾種常用收置的核術(shù)經(jīng)濟性能設(shè)備比較壓力失每10m2/m氣比空度以填料為置電力W
為板式各的一建，表中電力為每(段，塊)塔板的數(shù)值，僅作互相比較用在填料床反應(yīng)器中，一般氣液逆流操作?；旌蠚怏w由塔底進入，自下面上穿過英料是，從語頂排出:吸收劑由塔頂通過液體分布器均勻噴淋到填料層中，沿填料表面向下流動，直至語底排出塔外，它具有操作適應(yīng)性好、結(jié)構(gòu)簡單、能耐腐蝕等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于帶有化學(xué)反應(yīng)的氣體凈化過程。填料對吸收塔的性能影響很大，其主要類型有拉西環(huán)、絕爾環(huán)、填料等板式塔反應(yīng)器中液體與氣體在塔板上分段逆流接觸。吸收液從塔頂進入，借重力流到下一關(guān)板，后從培底排出，氣體向上通過塔板中的各種孔眼，然后鼓泡穿過液體，分離泡沫后到上的另一婚板，在這一過程中有害氣體組分擴散至氣液接觸表面并進入液相被除去。板式反應(yīng)內(nèi)的塔板按不同的開孔形式有篩板和泡罩塔板兩種。
