化学反应工程第六章第三节

1、01伴有化学反应的液相扩散过程伴有化学反应的液相扩散过程02一级不可逆反应一级不可逆反应03不可逆瞬间反应不可逆瞬间反应第三节第三节 气气-液反应动力学特征液反应动力学特征Page：182185扩散反应方程：扩散反应方程：d2cA/dx2=rA/DAL (6-29)反应速率：反应速率：rA=k1cAd2cA/dx2=k1cA/DAL (6-32)双曲函数：是以双曲函数：是以e为底的指数函数为底的指数函数y=eX和和y=e-x所产生的双曲函数。所产生的双曲函数。双曲正弦：双曲正弦：sinhx=(ex -e-x)/2双曲余弦双曲余弦:coshx=(ex+e-x)/2双曲正切：双曲正切：tanhx=

2、sinhx/coshx =(ex-e-x)/(ex+e-x)化学吸收增强因子化学吸收增强因子液相反应利用率液相反应利用率和和是从不同角度来研究气是从不同角度来研究气-液反应的液反应的的的基准是相同条件下的物理吸收速率基准是相同条件下的物理吸收速率的的基准是按基准是按cAi计算的理论反应速率计算的理论反应速率的大小反映了化学反应对传质过程的的大小反映了化学反应对传质过程的加强程度加强程度的大小反映了传质过程对化学反应的的大小反映了传质过程对化学反应的限制程度限制程度 和和 的比较的比较反应吸收速率：反应吸收速率：NA=（k1DAL）1/2cAi结论：增大反应吸收速率的途径有，结论：增大反应吸收速

3、率的途径有，1.增大反应速率常数增大反应速率常数k1 2.增大扩散系数增大扩散系数DAL 3.提高界面被吸收组分的浓度提高界面被吸收组分的浓度cAi。 可以看出来的是，吸收速率可以看出来的是，吸收速率NA和液膜传质分系数和液膜传质分系数kL无关，所以加剧液相的湍流无关，所以加剧液相的湍流并不能增加吸收速率。并不能增加吸收速率。讨论一：快速反应（讨论一：快速反应（M3）液相反应利用率：液相反应利用率：=1/(L M1/2) 很小，趋近于很小，趋近于0.结论：反应在液膜内完成，液相主体组分结论：反应在液膜内完成，液相主体组分A的浓度趋近于的浓度趋近于0，即，即cAL0讨论二：中速反应讨论二：中速反

4、应 (1 M 3)吸收增强因子吸收增强因子=M / thM液相反应利用率液相反应利用率=1/（L M thM）很小很小结论：对于中速反应，增大积液量，使结论：对于中速反应，增大积液量，使L较大，可使反应在液流主体中进行完毕，较大，可使反应在液流主体中进行完毕，但液相反应利用率小。但液相反应利用率小。*需要注意的是此时的cAL=0和快速反应的cAL=0的情况不同的。讨论三：慢速反应讨论三：慢速反应 (M1)吸收增强因子吸收增强因子=LM/(LM-M+1)液相反应速率液相反应速率=1/(LM-M+1) LM的大小不同，导致有两种情形存在。的大小不同，导致有两种情形存在。情形一情形一：M虽低但虽低但

5、L很大，致使很大，致使LM 1 即液相反应速率即液相反应速率 液膜传质速率，反应在液流主体中完成，此时液膜传质速率，反应在液流主体中完成，此时cAL0，=LM/(LM-M+1)=1 NA=kLcAi ,=1/(LM-M+1)=1/LM=很小。很小。 增加界面增加界面A的浓度，加强湍流程度提高的浓度，加强湍流程度提高kL可以增大吸收速率可以增大吸收速率NA。情形二情形二：M很小很小L也不大，致使也不大，致使LM 1 即液相反应速率即液相反应速率 液膜传质速率，反应不完全，液膜传质速率，反应不完全，cAL较大，较大， =LM/(LM-M+1）=LM=Vk1L/LkL=Vk1/kL NA=kLcAi=Vk1cAi ,=1/(LM-M+1)1 增加界面增加界面A的浓度的浓度cAi，提高，提高V和和k1有利于提高吸收速率有利于提高吸收速率NA,加强湍流程度则是无用的。加强湍流程度则是无用的。 快速反应k1增大NA增大NA与kLcALDAL增大无关00cAi增大中速反应增加积液量，使L增大，可使反应在液流主体中进行完毕，但小。慢