福州大学：《化工原理》课程教学资源（电子教案）第八章 气体吸收（8.7）化学吸收

福州大学化工原理电子教案 气体吸收 8.7化学吸收 化学吸收通常指溶质气体A溶于溶液后,即与溶液中不挥发的反应剂B组分进行化学反应的过程: A+BP,这是一种传质与反应同时进行的过程。由于在吸收的同时液相伴有化学变化,使其中的溶 质转化为反应产物,因而具有下述几个主要的优点 优点:①化学反应提高了吸收的选择性:②加快吸收速率,设备容积↓,设备投资费↓:③反应增加 了溶质在液相中的溶解度,吸收剂用量↓;④反应降低了溶质在 气相中的平衡分压,可较彻底地除去气相中很少量的有害气体。 缺点:解吸困难,解吸能耗↑。若反应为不可逆,反应剂不 能循环使用,用途就大受限制。 化学吸收时:溶质从气相主体到气液相界面的传质机理和传 质系数并未受影响,与物理吸收相同:液相中反应对传质的影响 可分为以下两个方面 (1)反应使液相主体中A组分浓度cA↓大为降低,从而 物理吸收 使传质推动力(c-ca)↑增大,在多数工业化学吸收中c趋 CAI 化学吸收 (2)一般溶质A与活性物质B的反应速率足够快,溶质在 液膜内即为反应所消耗。A组分的浓度CA在液膜中的分布不再 为直线,界面处浓度梯度明显增大(如图中ab线所示),表现为 液相传质系数k提高,加快了吸收速率。 图8-39物理吸收与化学吸收的浓度分布 液相物理吸收传质速率NA=k1(CcA-CA) 液相物理吸收传质速率RA=Bk1CA β称为增强因子,它取决于反应动力学(反应的类型、反应速率常数等)和物性,使化学吸收研究中 所需要解决的主要课题,有兴趣的同学可看教材介绍或查阅文献资料 由于化学吸收速率RA并非以(CA-CA)为推动力,难以定义化学吸收的液相传质系数。只有在 CA=0条件下,β表示化学吸收速率与物理吸收速率之比,即 Ra 化学吸收速率 B 0时的物理吸收速率 只要知道增强因子,可用p60的方法计算化学吸收塔高

福州大学化工原理电子教案 气体吸收 - 1 - 8.7 化学吸收 化学吸收通常指溶质气体 A 溶于溶液后，即与溶液中不挥发的反应剂 B 组分进行化学反应的过程： A+B P ⎯⎯⎯⎯→ ，这是一种传质与反应同时进行的过程。由于在吸收的同时液相伴有化学变化，使其中的溶 质转化为反应产物，因而具有下述几个主要的优点： 优点：①化学反应提高了吸收的选择性；②加快吸收速率，设备容积↓，设备投资费↓；③反应增加 了溶质在液相中的溶解度，吸收剂用量↓；④反应降低了溶质在 气相中的平衡分压，可较彻底地除去气相中很少量的有害气体。 缺点：解吸困难，解吸能耗↑。若反应为不可逆，反应剂不 能循环使用，用途就大受限制。 化学吸收时：溶质从气相主体到气液相界面的传质机理和传 质系数并未受影响，与物理吸收相同；液相中反应对传质的影响 可分为以下两个方面。 （1）反应使液相主体中 A 组分浓度 AL c  大为降低，从而 使传质推动力 A AL ( ) i c c −  增大，在多数工业化学吸收中 AL c 趋 于零； （2）一般溶质 A 与活性物质 B 的反应速率足够快，溶质在 液膜内即为反应所消耗。A 组分的浓度 A c 在液膜中的分布不再 为直线，界面处浓度梯度明显增大（如图中 ab 线所示），表现为 液相传质系数 L k 提高，加快了吸收速率。 液相物理吸收传质速率 A L A AL ( ) N k c c = − i 液相物理吸收传质速率 R k c A L A =  i  称为增强因子，它取决于反应动力学（反应的类型、反应速率常数等）和物性，使化学吸收研究中 所需要解决的主要课题，有兴趣的同学可看教材介绍或查阅文献资料。 由于化学吸收速率 RA 并非以 A AL ( ) i c c − 为推动力，难以定义化学吸收的液相传质系数。只有在 0 AL c = 条件下，  表示化学吸收速率与物理吸收速率之比，即 A L A AL ( 0) 0 i R k c c  = = − = 化学吸收速率 时的物理吸收速率 只要知道增强因子，可用 p60 的方法计算化学吸收塔高