氣液兩相反應(yīng)器

7.1概述

氣液相反應(yīng)也是一類重要的非均相反應(yīng)，涉及到相間傳質(zhì)過程。類似的：

氣—液相反應(yīng)

液—液非均相反應(yīng)

氣—液—固三相反應(yīng)。

常見的氣液相反應(yīng)可分為兩大類1．化學(xué)吸收

2．制取化學(xué)產(chǎn)品

1．化學(xué)吸收液相吸收劑中的活性組分與被吸收氣體中某組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成產(chǎn)物，稱為化學(xué)吸收，可用于脫除氣體中的有害組分，或回收氣相中的有用組分。當(dāng)工藝要求氣相中某活性組分濃度很低而用物理吸收方法難以達(dá)到時，常采用化學(xué)吸收的方法。與物理吸收相比較，化學(xué)吸收推動力大，可以更快速徹底地吸收掉氣相中的某些組分?；瘜W(xué)吸收劑的基本要求：無毒、不腐蝕、成本低、便于回收。

例如：空氣深泠分離過程中用化學(xué)吸收脫除CO2以防止干冰堵塞管道；催化反應(yīng)前用化學(xué)吸收除去反應(yīng)原料氣中微量的H2S以免催化劑中毒。2．制取化學(xué)產(chǎn)品

氣相和液相反應(yīng)物之間發(fā)生催化反應(yīng)或非催化反應(yīng)而生成產(chǎn)物，廣泛應(yīng)用于石油化工和有機(jī)化工中。1）氣—液相非催化反應(yīng)：CH2OCH2(g)+NH4OH(l)→CH2OHCH2NH2（乙醇胺）+H2O2）氣—液催化反應(yīng)（其中PdCL2-CuCL2為溶液）：3）氣—液相反應(yīng)物借助固體催化劑反應(yīng)，如催化劑懸浮在液體中的小顆粒，則稱為漿態(tài)床反應(yīng)器。7.1.1氣液相反應(yīng)設(shè)備

塔式反應(yīng)設(shè)備填料吸收塔：塔內(nèi)裝置一定高度的填料層，液體從塔頂沿填料表面呈薄膜狀向下流動，氣體則呈連續(xù)相由下向上同液膜逆流接觸，發(fā)生傳質(zhì)過程。氣體和液體的組成沿塔高連續(xù)變化。填料塔中根據(jù)充填填料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，又可分為拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、矩鞍形填料、波紋填料等實(shí)體填料塔和高效絲網(wǎng)填料塔等。具有較大的相界面積和較小的貯液量；板式吸收塔：塔體與塔板結(jié)構(gòu)與一般精餾塔相同，具有較大的相界面積和較大的貯液量；鼓泡塔：通常是一個空的筒體，內(nèi)裝液相反應(yīng)物，以鼓泡形式通過液層并與液相組分發(fā)生反應(yīng)。鼓泡塔中氣液相界面積決定于氣泡表面，故單位體積反應(yīng)器所具有的相界面積較小，但其貯液量比前兩種塔式反應(yīng)器大。

化學(xué)吸收填料塔通常是兩塔串聯(lián)操作：左邊吸收塔，右邊為解吸塔，吸收塔中氣相反應(yīng)物被吸收劑吸收進(jìn)入吸收液，吸收液在解吸塔中因壓力降低溫度升高而發(fā)生解吸，被吸收的氣相組分得到濃縮提純，而液體吸收劑則返回吸收塔循環(huán)使用。釜式氣液相反應(yīng)器：鼓泡攪拌釜。氣體由攪拌釜的下部分布器流入，呈氣泡向上運(yùn)動，分布器上方有快速轉(zhuǎn)動的攪拌槳，將氣泡打碎成無數(shù)小氣泡，從而大大增加了單位體積中的氣泡總表面積，強(qiáng)化了氣液兩相間的傳質(zhì)，同時具有較大的貯液量，這種鼓泡攪拌釜用于烴類的氯化，并廣泛應(yīng)用于生化發(fā)酵罐中，其體積有大至100~200m3的。

7.1.2氣液傳質(zhì)的雙膜模型

雙膜模型渦流擴(kuò)散模型表面更新模型后兩種模型發(fā)展較晚，比較接近實(shí)際情況，但其模型參數(shù)不易確定。而雙膜模型實(shí)際應(yīng)用較多，其優(yōu)點(diǎn)是簡明易懂，便于進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。①雙膜模型假定：氣液相界面兩側(cè)存在著氣膜與液膜（為很薄的靜止層或滯留層）氣相組分向液相擴(kuò)散時，先到達(dá)氣液相界面，并在相界面上達(dá)到氣液平衡，即符合亨利定律

氣相主體和液相主體中達(dá)到全混狀態(tài)，傳質(zhì)阻力全部集中在膜內(nèi)。在無反應(yīng)的情況下，組分A由氣相主體擴(kuò)散而進(jìn)入液相主體需經(jīng)歷以下途徑：氣相主體→氣膜→界面氣液平衡→液膜→液相主體。②無反應(yīng)時的擴(kuò)散方程

作單位氣液相界面積上物料衡算

由Fick擴(kuò)散定律

擴(kuò)散入：擴(kuò)散出：積累量：0反應(yīng)量：0(無反應(yīng)

)物料平衡式：擴(kuò)散入=擴(kuò)散出邊界條件：界面處z=0,CA=CAi

液膜表面處z=δL,CA=CAL。上式積分兩次，代入邊界條件，可得到液膜內(nèi)A組分的濃度分布方程為

對上式微分得：

當(dāng)擴(kuò)散達(dá)定常態(tài)時方程右側(cè)各項(xiàng)均為常數(shù)，可知此時液膜內(nèi)濃度梯度處處相等。③各傳質(zhì)系數(shù)及其相互關(guān)系kG氣膜中的傳質(zhì)系數(shù)kL液膜中的傳質(zhì)系數(shù)KG氣相總傳質(zhì)系數(shù)KL液相總傳質(zhì)系數(shù)根據(jù)雙膜模型的假定，全部液相傳質(zhì)阻力都集中在液膜內(nèi)，單位時間內(nèi)通過單位傳質(zhì)表面的A組分的量可表示為

kLA為A組分在液膜中的傳質(zhì)系數(shù)，而根據(jù)Fick擴(kuò)散定律，液膜中的傳質(zhì)速度即為擴(kuò)散速度：

對照兩式可得到擴(kuò)散系數(shù)與傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系

氣膜傳質(zhì)系數(shù)與氣膜擴(kuò)散系數(shù)也成正比關(guān)系

如定義與液相中CAL平衡的氣相分壓為PA*，與氣相中PA平衡的液相濃度為CA*。則傳質(zhì)通量又可表示為

可得

7.1.3氣液相反應(yīng)的宏觀動力學(xué)

氣液反應(yīng)

A(g)+bB(l)→P，氣相組分A與液相組分B之間的反應(yīng)過程，需經(jīng)歷以下步驟：①氣相A通過氣膜擴(kuò)散到達(dá)相界面，在相界面上達(dá)到氣液平衡；②組分A從相界面進(jìn)入液膜，液相組分B從液相主體擴(kuò)散進(jìn)入液膜，A、B在液膜內(nèi)接觸而發(fā)生反應(yīng)；③液膜中未反應(yīng)完的A擴(kuò)散進(jìn)入液相主體，與其中的B進(jìn)行反應(yīng)。液相組分B不揮發(fā)，故不能穿過界面到達(dá)氣相中。A、B之間的反應(yīng)必須發(fā)生在液膜與液相主體中。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到定常態(tài)時，穿過相界面的A的速率就與A消失的宏觀速率相等。

氣液相反應(yīng)過程是傳質(zhì)與反應(yīng)的綜合。其宏觀反應(yīng)速率決定于其中速率特別慢的那一步。反應(yīng)速率>>傳質(zhì)速率，宏觀反應(yīng)速率由傳質(zhì)速率決定，在形式上就是傳質(zhì)速率方程；傳質(zhì)速率>>反應(yīng)速率，則稱為反應(yīng)控制或動力學(xué)控制，此時宏觀反應(yīng)速率就等于本征反應(yīng)速率。傳質(zhì)速率≈反應(yīng)速率，沒有控制步驟，宏觀反應(yīng)速率要同時考慮傳質(zhì)與反應(yīng)的影響。很多情況下氣液相反應(yīng)速率與相界面積的大小有關(guān)，故常用以相界面積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率（-rA''）表示。

7.1.4比相界面與氣含率單位液相體積所具有的氣液相界面積ai=S/VL；單位氣液混合物體積中所具有的氣液相界面積a=S/VR。ai與a均稱為比相界面，但它們的基準(zhǔn)不同，故數(shù)值上也有差別。兩者之間可用氣含率ε關(guān)聯(lián)。

單位氣液混合物體積中氣相所占的體積，稱為氣含率，記作ε=VG/VR。根據(jù)其定義，可得到：aiVL=aVR

不同基準(zhǔn)的反應(yīng)速率之間可借助于比相界面作關(guān)聯(lián)：

VR7.2氣液相反應(yīng)動力學(xué)

設(shè)有二級不可逆氣液相反應(yīng)A（g）＋bB（l）→P，其液相中的本征速率方程為（－rA）=kCACB，宏觀速率方程受到氣液相傳質(zhì)阻力的影響。按照傳質(zhì)阻力與反應(yīng)阻力的相對大小，氣液相反應(yīng)可分為若干種不同類型，具有不同的宏觀速率方程。

7．2．1氣液相反應(yīng)的類型

氣液相二級不可逆反應(yīng)有以下八種類型

①瞬間快速反應(yīng)氣相組分A與液相組分B之間的反應(yīng)為瞬間完成，兩者不能共存，反應(yīng)發(fā)生于液膜內(nèi)某一個面上，該面稱為反應(yīng)面，在反應(yīng)面上A、B的濃度均為零。反應(yīng)的性質(zhì)與瞬間快速反應(yīng)相同，但因液相中B組分濃度高，氣相組分A一擴(kuò)散到達(dá)界面即反應(yīng)完畢，反應(yīng)面移至相界面上，在界面上，A組分濃度為零，而B組分濃度可大于零。正好使B組分在界面上濃度為零時液相主體中組分B的濃度稱為臨界濃度。

②界面反應(yīng)③二級快速反應(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，即在液相主體中沒有A，也沒有A與B之間的反應(yīng)。④擬一級快速反應(yīng)與二級快速反應(yīng)一樣，反應(yīng)發(fā)生于液膜內(nèi)某一區(qū)域中。不同的是液相組分B濃度高，以致與A發(fā)生反應(yīng)后消耗的量可以忽略不計(jì)，即在整個液膜中B的濃度近似不變，反應(yīng)速率只隨液膜中A的濃度變化而變化。⑤二級中速反應(yīng)A與B在液膜中發(fā)生反應(yīng)，但因反應(yīng)速率不很快，故有部分A在液膜中不能反應(yīng)完畢，因而進(jìn)人液相主體，并在液相主體中繼續(xù)與B組分反應(yīng)。⑥擬一級中速反應(yīng)與二級中速反應(yīng)一樣，反應(yīng)同時發(fā)生于液膜與液相主體中，但因液相中B組分濃度高，使得在整個液膜中B的濃度近似不變，成為A組分的擬一級反應(yīng)。⑦二級慢速反應(yīng)A與B的反應(yīng)很慢，擴(kuò)散通過相界面的氣相組分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)人液相主體，并在液相主體中與B發(fā)生反應(yīng)。由于液膜在整個液相中所占體積分率很小，故反應(yīng)主要在液相主體中進(jìn)行。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在液相主體中的濃度相同，此時擴(kuò)散速率大大高于反應(yīng)速率，因此有

CAL=pA/HA的關(guān)系。不同的反應(yīng)類型，其傳質(zhì)速率與本征反應(yīng)速率的相對大小不同，宏觀速率的表達(dá)形式相差頗大，適宜的氣液反應(yīng)設(shè)備也不相同。

7.2.2氣液相反應(yīng)的基礎(chǔ)方程式二級不可逆氣液相反應(yīng)A（g）＋bB（l）→P，氣相A在反應(yīng)中消失的量都必須通過氣液相界面。擴(kuò)散與反應(yīng)達(dá)到定常態(tài)時，A的消失速率等于通過氣液相界面擴(kuò)散的速率：

作液相單位面積的微元厚度dz中A組分的物料衡算

擴(kuò)散入：擴(kuò)散出：積累量：0反應(yīng)量：(-rA)×(1×dz)擴(kuò)散入的量-反應(yīng)量=擴(kuò)散出的量+積累量整理得

同理得：不同類型的氣液相反應(yīng)有不同的邊界條件，可得到不同的特解。如已知A組分在液膜中的濃度分布方程CA=f(z)，則可求得氣液相反應(yīng)的宏觀速率方程.二級不可逆氣液相反應(yīng)的基礎(chǔ)方程式7.2.3不同類型氣液相二級不可逆反應(yīng)的宏觀速率式①瞬間快速反應(yīng)A與B在液膜中不能共存，反應(yīng)發(fā)生在液膜內(nèi)某一個反應(yīng)面上，在此反應(yīng)面上CA=CB=0。反應(yīng)面距相界面為δR，液膜表面距相界面為δL。0<z<δR

，只有A而沒有B，故無反應(yīng)發(fā)生有：

δR<z<δL，只有B而沒有A，也無反應(yīng)發(fā)生，有：

δLδR組分A由相界面、組分B由液膜表面向反應(yīng)面相向擴(kuò)散，在反應(yīng)面上相遇而立即發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)消失速率等于各自的擴(kuò)散速率，即

其中可推導(dǎo)出式中kLACAi為A組分的最大物理吸收速率

稱為瞬間反應(yīng)的增強(qiáng)系數(shù)，其物理意義是在氣液相化學(xué)反應(yīng)條件下氣相組分A的消失速率與最大物理吸收速率的比值。但式中CAi為界面上A組分的濃度，難以實(shí)驗(yàn)測定，故可用如下的變換求得宏觀反應(yīng)速率：

或此式中消除了難以確定的CAi,與物理吸收相比，增加了推動力

當(dāng)瞬間快速反應(yīng)中液相組分B濃度發(fā)生變化時，A與B的反應(yīng)面在液膜中的位置發(fā)生移動。CBL增大到一定值時，反應(yīng)面移至氣液相界面，繼續(xù)增大CBL并不能增大氣液反應(yīng)的宏觀速率（-rA''）。此時為界面反應(yīng)，A組分的消失速率完全由氣膜擴(kuò)散決定

②界面反應(yīng)②界面反應(yīng)A組分的消失速率由氣膜擴(kuò)散決定

kGApA是A組分氣膜擴(kuò)散的最大速率，也是氣液相反應(yīng)宏觀速率所能達(dá)到的最大極限。此宏觀速率式顯然不同于瞬間快速反應(yīng)速率式，因此在決定要哪一個宏觀速率式之前，首先判別反應(yīng)面是否在界面上。

在瞬間快速反應(yīng)中，宏觀速率式

又pAi=HACAi可解得

式中分母恒為正值，如分子為正，則CAi>0，反應(yīng)必發(fā)生在液膜內(nèi)某個面上，故為瞬間快速反應(yīng)。如果分子為負(fù)值，則CAi<0，或當(dāng)CAi=0時，表示界面上A的液相濃度及氣相分壓均為零，故必為界面反應(yīng)。

③擬一級快速反應(yīng)A、

B兩組分的反應(yīng)在液膜中某個區(qū)域內(nèi)完成，且液膜中B的濃度基本不變，因而二級不可逆反應(yīng)可簡化為擬一級反應(yīng)。③擬一級快速反應(yīng)A、

B兩組分的反應(yīng)在液膜中某個區(qū)域內(nèi)完成，且液膜中B的濃度基本不變，因而二級不可逆反應(yīng)可簡化為擬一級反應(yīng)。反應(yīng)在液相中進(jìn)行，故

式中，k1=kCBL,在一定溫度下可做常數(shù)處理，假設(shè)反應(yīng)區(qū)域充滿整個液膜，則基礎(chǔ)方程式

邊界條件為解方程可以得到：稱為氣液相擬一級快反應(yīng)的增強(qiáng)系數(shù)，其物理意義為：β與γ的對應(yīng)值可見表

當(dāng)γ<0.2時，β≈1.0當(dāng)γ>2

時，β≈γ④二級快速反應(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，即在液相主體中沒有A，也沒有A與B之間的反應(yīng)。但CB隨著液膜厚度而變化。④二級快速反應(yīng)二級快速反應(yīng)在液膜內(nèi)完成，其基礎(chǔ)方程式為：

邊界條件為：

邊界條件下，基礎(chǔ)方程無解析解。其近似解為：

這是一隱式方程，可先求γ得β∞和，再試差求得β。二級快速反應(yīng)的宏觀速率為：⑤擬一級中速反應(yīng)氣相組分A與液相組分B之間的二級反應(yīng)在液膜與液相主體內(nèi)同時進(jìn)行，兩者的反應(yīng)量均不能忽略不計(jì)。但液相中B組分濃度高，使得在整個液膜中B的濃度近似不變，成為A組分的擬一級反應(yīng)。⑤擬一級中速反應(yīng)氣相組分A與液相組分B之間的二級反應(yīng)在液膜與液相主體內(nèi)同時進(jìn)行，兩者的反應(yīng)量均不能忽略不計(jì)。在液膜內(nèi)組分B的濃度基本不變。其基礎(chǔ)方程式為：

邊界條件最后一個邊界條件的意義是：以單位氣液相混合物體積為基準(zhǔn)，由液膜表面擴(kuò)散進(jìn)入液相主體的A量等于在液相主體中反應(yīng)掉的A量。

在此條件下的基礎(chǔ)方程的解析解是：

式中a=

δ為液膜厚度

⑥二級中速反應(yīng)A與B在液膜中發(fā)生反應(yīng)，但因反應(yīng)速率不很快，故有部分A在液膜中不能反應(yīng)完畢，因而進(jìn)入液相主體，并在液相主體中繼續(xù)與B組分反應(yīng)。⑥二級中速反應(yīng)除在液膜中CB有變化之外，其余與擬一級中速反應(yīng)相同，其基礎(chǔ)方程式為邊界條件與擬一級中速反應(yīng)相同，方程沒有解析解，只有近似解

⑦二級慢速反應(yīng)A與B的反應(yīng)很慢，擴(kuò)散通過相界面的氣相組分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)人液相主體，并在液相主體中與B發(fā)生反應(yīng)。由于液膜在整個液相中所占體積分率很小，故反應(yīng)主要在液相主體中進(jìn)行。⑦二級慢速反應(yīng)認(rèn)為通過相界面擴(kuò)散的A全部在液相主體中反應(yīng)掉。此時有以下的關(guān)系

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在液相主體中的濃度相同，此時擴(kuò)散速率大大高于反應(yīng)速率，因此有

CAL=pA/HA的關(guān)系。⑧極慢反應(yīng)極慢反應(yīng)時組分A的擴(kuò)散速率大大高于A與B的反應(yīng)速率，氣液相反應(yīng)的宏觀速率等于液相主體中的本征速率，傳質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)，因此

綜合以上八種氣液相不可逆二級反應(yīng)的情況，可以用γ、β∞和（1-ε）/αδ為參數(shù)，標(biāo)繪成β~γ曲線，見圖。由圖查得β值，則氣液相反應(yīng)的宏觀速率就是：兩者均表示最大物理吸收速率。是作為氣液相反應(yīng)宏觀速率的一個比較標(biāo)準(zhǔn)。

7.2.4氣液相反應(yīng)中的幾個重要參數(shù)

1、膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù)γ（Hatta）數(shù)

γ是在推導(dǎo)擬一級快反應(yīng)宏觀速率方程過程中引入的一個無因次數(shù)，有其明確的物理意義：所以γ值的大小反映了通過相界面的氣相組分A在液膜中反應(yīng)掉的分率。由氣液相反應(yīng)中γ值的大小可推知傳質(zhì)速率與反應(yīng)速率的相對大小。如γ≥2，為瞬間反應(yīng)或快反應(yīng)；如γ≤0.02，為主要發(fā)生在液相主體中的慢反應(yīng)，液膜內(nèi)的反應(yīng)量可以忽略不計(jì)；如0.02<γ<2為中速反應(yīng)區(qū)。

2、增強(qiáng)系數(shù)β增強(qiáng)系數(shù)β表示氣液相反應(yīng)宏觀速率與最大物理吸收速率的比值，即

不同的氣液相反應(yīng)類型，β的表達(dá)式也不相同。

界面反應(yīng)：

瞬間快速反應(yīng)

擬一級快速反應(yīng)：

二級反應(yīng)：

7.2.5氣液相反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)測定

測定氣液相反應(yīng)速率常用的實(shí)驗(yàn)裝置是雙混和反應(yīng)器，如圖所示。此反應(yīng)器由上下兩部分組成，中間用大小可調(diào)的隔板隔開，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，可以改變氣膜與液膜的厚度，并因此改變傳質(zhì)阻力。

雙混和實(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）↑，則說明氣膜擴(kuò)散阻力大，反應(yīng)是快速的；如氣相攪拌轉(zhuǎn)速↑，（－rA）不變，則說明氣膜擴(kuò)散阻力可以不計(jì)，反應(yīng)就是慢速的。若單位時間內(nèi)消失的A量與氣液相界面積成正比，則為瞬間反應(yīng)或快反應(yīng)；如A的消失速度與相界面積無關(guān)而與液相體積VL成正比，則說明是在液相主體中進(jìn)行的的慢反應(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)。判別氣液相反應(yīng)的類型，對于正確選擇反應(yīng)器形式是十分重要的。因?yàn)椴煌臍庖合喾磻?yīng)器具有不同的比相界面和貯液量，因而具有不同的傳遞性能和反應(yīng)性能。快速反應(yīng)：反應(yīng)場所僅在液膜之內(nèi)，選用比相界面大的反應(yīng)器類型，如填料塔、噴霧器、濕壁塔等。慢速反應(yīng)：液相主體是進(jìn)行反應(yīng)的主要場所，應(yīng)選用持液量大的反應(yīng)器，如鼓泡塔等。中速反應(yīng)：要兼顧氣液相界面積和持液量，可選用板式塔、鼓泡攪拌釜等。

7.3化學(xué)吸收填料塔的計(jì)算

化學(xué)吸收填料塔常用于吸收氣相中較少量的活性組分。氣相與液相逆流接觸，在填料表面形成氣液相界面，填料塔的結(jié)構(gòu)和操作特性與一般物理吸收塔是一樣的，其塔徑計(jì)算要求保持填料表面潤濕而又不產(chǎn)生液泛，操作具有一定的彈性。由于化學(xué)吸收的推動力比物理吸收的大，故化學(xué)吸收塔的填料層高度相應(yīng)較小。在填料塔中不涉及氣泡現(xiàn)象，而且氣液兩相的流動又比較接近平推流，故填料塔高度計(jì)算中數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)法也較為成熟。

7.3.1填料層高度的計(jì)算設(shè)有氣液相不可逆二級反應(yīng)A（g）＋bB（l）→P，反應(yīng)為瞬間或快速進(jìn)行，在液相主體中A組分的濃度CAL=0。假定氣、液兩相流動均為平推流，其濃度隨填料層高度呈連續(xù)變化。

作定常態(tài)時塔內(nèi)微元高度的物料衡算

G—單位塔截面上氣相惰性組分的摩爾流量，mol/(m2s)L—單位塔截面上液相惰性組分的摩爾流量，mol/(m2s)YA—?dú)庀嘀薪M分A與惰性組分的摩爾流量之比XA—液相中組分B與惰性組分的摩爾流量之比

反應(yīng)達(dá)定常態(tài)時：

微段內(nèi)A組分損失量=微元內(nèi)A組分反應(yīng)量

化簡積分得

同理，對液相組分B作物料衡算，可得：

=反應(yīng)器有效體積為基準(zhǔn)相界面積為基準(zhǔn)微分得

得填料層高度計(jì)算式

根據(jù)定義：如果是稀氣體稀溶液，則p-pA≈p,CT-CB≈CT，高度計(jì)算公式可簡化成：

上式是用得較多的計(jì)算式，因化學(xué)吸收的很多過程用稀氣體稀溶液。若已有（-rA''）a~pA或（-rA''）a~CB的對應(yīng)關(guān)系，就可用積分法求得所需填料層高度。

[例7.3-1]

在一逆流操作的填料塔中用化學(xué)吸收法把進(jìn)料氣中的有害組分的含量從0.1%降低到0.02%，試比較以下幾種情況，求出所需填料高度。

已知：

液相流量分別為L=700kmol/(m2.h)，

氣相流量分別為G=100kmol/(m2.h)，

氣相總壓P=1atm，

液相的總濃度CT=56kmol/m3。

（1）用純水吸收；

（2