非均相化反应器汇总.

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非均相反应器

固定床催化反应器结化构剂层示温意度分图布接近于较理想的状况。（双套管催化床）
自热式固定床反应器
自热式反应器在开车时需要外部热源。
甲烷化炉
34
固定床催化反应器的热点温度及降低措施
概念：沿固定床催化剂床层轴向上，存在温度分布（如下图），其中最高温度称为热点温度。
轴向的温度分布主要决定于沿轴向各点的放热速率和管外载热体的移热速率。
46
床层内空隙率径向分布不均匀，引起各处的流速不同，因而床层内各处的传热和停留时间也不一样。为减少壁效应的影响，设计时要求床层直径至少要大于颗粒直径的 8 倍以上。
47
6.1.3 固定床反应器内的流体流动
6.1.3.2 固定床反应器内的流体流动特性固定床反应器内的流体流动直接影响床层的压力降和传递过程，并最终影响反应结果。
当流速较低时，床层固体颗粒静止不动，颗粒之间仍保持接触，床层的空隙率及高度都不变，流体只在颗粒间的缝隙中通过
固定床
流速继续增大，当流体通过固体颗粒产生的摩擦力与固体颗粒的浮力之和等于颗粒自身重力时，床层略有膨胀，但颗粒不能自由运动，颗粒间仍处于接触状态，
当流速进一步增加到高于初始流化的流速时，颗粒全部悬浮在向上流动的流体中，即进入流化状态。此时床层高度发生变化，但存在明显的上界面
（5）形状系数 s
催化剂颗粒的形状系数定义为：球形颗粒的外表面积与体积相同的非球形颗粒的外表面积之比，即
s
As Ap
（6-7）
6.1.3 固定床反应器内的流体流动
2. 床层空隙率空隙率是催化剂床层的空隙体积与催化剂床层总体积之比，可用式(6-8)进行计算。
(6-8)

化学反应工程第六章非均相反应器(上)

流化床反应器62流化床反应器63固定床反应器61第六章非均相反应器其他非均相反应器简介6461固定床反应器611固定床反应器的特点固定床反应器无论塔式还是管式均垂直设置气体由顶部进入流动方向与重力方向一致这样可以防止气体冲动床层造成催化剂分布不均匀和催化剂的磨损带出同时有利于反应器中可能形成的液态物质的排除
6.1.5 固定床反应器的工艺计算
(4)管间采用道生油强制外循环换热。道生油进口温度 503K，出口温度508K,道生油对管壁给热系数α0可取 2717kJ／(m2·h·K)。 (5)催化剂为球形，直径dP为5mm，床层空隙率ε为0.48。 (6)年工作7200h，反应后分离、精制过程回收率为90％，第一反应器所产生环氧乙烷占总产量的90%。
6.1.2 固定床反应器的类型
气流不是沿轴向而是沿径向通过催化剂床层，这种流程可以解决床层过高、走轴向压力降过大的问题，该合成塔床层阻力小、可以采用大气量、小颗粒催化剂，利于减小内外扩散的阻力，强化传质，因此特别适用于大中型生产规模的场合。
图6-7 径向反应塔示意图
6.1.3 固定床反应器内的流体流动
6.1.4.1 固定床中的传质内扩散控制过程发生的场合是，颗粒大，因而内扩散阻力大，内扩散速度小；温度高因而化学反应速度快；气速高
因而外扩散速度大。内扩散控制过程浓度分布特征是 CAg≈CAs>> CAc≈CAeq 。
外扩散的控制过程传质速度（外扩散速度）即为总反应速度。外扩散控制发生的场合是颗粒小，气速小、温度高。外扩散控制过程浓度分布的特征是
CO2 52.67+3.26=55.93kmol/h
N2
566.35kmol/h
C2H4O 3.16kmol/h

化工反应器分类、特征、应用及放大方法

2.管式反应器
适用于：气相、液相特点：返混小，所需反应器体积小，比传热面积大，仅适用于连续操作，停留时间受管长限制生产实例：石脑油裂解，管式法高压聚乙烯
3.鼓泡塔
适用于：气-液相、气-液-固（催化剂）相
特点：气相返混小，液相返混大，气相压力降大，温度易于调节。流速有限制生产实例：苯的烷基化，乙烯基乙炔的合成，二甲苯氧化等

数学模型的针对性

每一种数学模型都有一定的限制范围。

例：管式反应器内物料的返混可以用扩散
模型描述，但扩散模型不能描述物料在管式反应器的层流或湍流状态。

二、研究方法以化学反应过程开发为例，按以下步骤进行：
测定反应热力学和动力学的特征规律及其参数。
实验室研究化学反应特征
冷模试验研究传递过程特征

二、特征
只综合考虑输入变量和输出结果的关系，不能深入研究过程的内在规律；
试验步骤由人为决定，并非科学合理的研
究程序；放大是根据试验结果外推，不一定可靠。
第二种数学模拟法

定义：在认识过程特征的基础上，运用理论分析找到描述过程规律的数学模型，并验证模型与实际过程等效，以此用来进行放大设计计算。

9、滴流床
气-液固（催化剂）相 9-2催化剂易分离，带出少，气-液分布要求均匀，温度调节较难 9-3焦油加氢精制和加氢裂解，

丁炔二醇加氢等
10、移动床
气-固（催化或非催化）相 10-2固体返混小，粒子传送容易，固-气比可变形大，床内温差大，调节困难 10-3石油催化裂化，矿物冶炼等

特点：用一组微分方程或一组代数方程，描述过

非均相催化氧化课件

催化剂的活性组分
金属元素
如铂、钯、铱等贵金属和铜、铁、钴等过渡金属，具有催化活性的中心。
非金属元素
如氧、硫、磷等，作为氧化还原中心或酸性中心参与催化反应。
催化剂的载体
硅酸盐载体
如硅藻土、石英等，具有良好的热稳定性和化学稳定性。
活性碳载体
具有较大的比表面积和良好的孔结构，能够提高催化剂的分散度和活性。
有机物的选择性氧化
总结词
非均相催化氧化在有机物的选择性氧化中具有独特优势，可以实现高选择性、高收率的氧化反应。
详细描述
在有机物的选择性氧化中，非均相催化氧化能够有效地控制反应条件，使有机物在氧化过程中只发生特定的反应，从而获得高纯度、高附加值的氧化产物。这种方法在制药、精细化工等领域具有广泛的应用前景。
探究催化剂表面的活性中心，理解活性中心与反应物之间的相互作用机制，为催化剂的设计和优化提供理论支持。
反应动力学
研究反应的动力学过程，建立反应速率方程，为反应条件的优化和控制提供依据。
反应过程的优化与控制
反应条件优化
通过实验研究，探索最佳的反应温度、压力、浓度等条件，提高反应效率和产物选择性。
实验流程
反应物通入反应器，在催化剂的作用下进行氧化反应，产物通过收集系统进行收集，同时对反应温度、压力进行控制和监测。
实验操作方法
催化剂装填
按照实验要求，将催化剂装填入反应器中。
反应物通入
将反应物通入反应器中，调整流量和温度。
氧化反应
在催化剂的作用下进行氧化反应。
产物收集
对产物进行收集，记录数据。
求。
多功能催化剂
研究能够同时实现多种催化功能的催化剂，如氧化还原、酸碱催化等，以提高催化效率。

环状非均相光催化反应器设计要素及应用研究

Ｐｒｋ对反应器中停留时间的分布进行ａｅ等¨ ｅ
了比较深入的研究，为光催化反应器的设计提供了理论依据。陈国钧 ¨ 采用实。在人口处加入一定浓度氯化钠溶液，利用氯离子选择性电板对出口处氯离子浓度数据进行采集，通过氯离子浓度反映停留时间分布。实验发现，流态与反应器进、孔出口径对于停留时间分布产生一定的影响。流速较大，导致紊流状态下返混现象较为严重；一定程度加大进、出口孔径都能减小返混现象。１３催化剂受光幅照射表面积．光催化反应中受到光幅照射的表面积不应该简单以受到辐射面积（计算。目前，ｍ）研究学者们普遍认同Ｒｙ】出的催化剂受光幅照射表面积的ａ【提定义，即单位体积内与反应溶液接触且被光幅照射的催化剂表面积（／。非均相光催化反应器中ｍ２ｍ）
中图分类号：Ｑ５Ｔ０２文献标识码：Ａ文章编号：０４７５（０００－０７４１０－０２１）１５－０００
引言
１７９２年，ｕｉｉａ和Ｈｎａ发现ＴＯＦｊｈｍｓｏｄｉ２光分解水反应后Ｊ半导体光催化技术引起世界范围内学，者的关注。经过几十年的发展，用光催化技术治利理环境污染成为半导体光催化研究中最活跃的领
ｐＨ值等。非均相光催化反应与传统多相催化反应相比存在较多的不同之处。半导体光催化反应过程
中需要接受一定能量的激发光照射，在催化剂表面产生电子一穴对，空随后才与吸附于表面的污染物发生一系列氧化还原过程。设计反应器时除了要考虑多种常规条件外，还应该着重考虑激发光幅在反应

非均相催化反应的动力学研究进展

非均相催化反应的动力学研究进展动力学研究是化学领域中的重要分支之一，主要研究反应速率、反应机理以及反应动力学等相关问题。

在催化反应领域，非均相催化反应是一项重要的研究课题。

本文将探讨非均相催化反应的动力学研究进展，并对其相关研究进行概述。

一、简介非均相催化反应是指在反应中，催化剂与反应物处于不同的物理态，如固体催化剂与气体或液体反应物之间的反应。

这种反应方式广泛应用于工业生产中的催化过程，并且在环境保护以及能源转化领域有着重要的应用价值。

二、非均相催化反应的动力学研究方法1. 表面反应动力学测定方法表面反应动力学是研究非均相催化反应的重要手段之一。

通过测定反应物在催化剂表面上的吸附、解离以及反应中间体等参数，可以获得反应速率常数、反应机理以及活性位等关键信息。

常用的表面反应动力学测定方法包括逆反射红外光谱、电化学技术和原位X射线吸收光谱等。

2. 反应器设计与动力学模型建立反应器设计与动力学模型建立是非均相催化反应动力学研究的重要内容。

合理的反应器设计可以提高反应效率和选择性，而动力学模型的建立则可以揭示反应机理、解释实验现象以及预测反应行为。

常见的反应器设计方法包括催化剂固定床反应器、流动床反应器以及催化剂悬浮床反应器等。

三、非均相催化反应动力学研究的挑战与进展1. 反应物传质限制与催化剂失活问题在非均相催化反应中，由于反应物与催化剂的界面传质过程，常常会出现反应物传质受限的情况，导致反应速率下降。

此外，催化剂在长时间反应中也容易发生失活，影响催化性能。

针对这些问题，研究者们通过改变反应条件、催化剂结构以及添加助剂等方式，不断寻找改善催化反应性能的方法。

2. 动力学模型复杂性与多相反应机理研究非均相催化反应的动力学模型通常比较复杂，涉及到多个反应步骤和中间体，因此，建立准确的动力学模型是一个具有挑战性的任务。

同时，多相反应机理研究也是非均相催化反应动力学研究中的难点之一。

通过采用理论计算、实验分析以及模型拟合等手段，研究者们正在努力解决这些问题。

非均相催化聚合

非均相催化聚合
非均相催化聚合是指反应物与催化剂不完全或完全不在同一个相内的催化过程。

非均相催化聚合的作用机理与均相催化不同，其催化作用发生在不同的界面上。

从化学角度来看，均相催化和非均相催化的本质在于催化过程的差异。

理论上，所有的均相催化都有相应的非均相催化对应，反之亦然，但目前仍有很多均相催化和非均相催化实际上是不能对应的。

以制备1-癸烯齐聚物为例，该方法使用1-癸烯单体、层析硅胶载体负载Et_2AlCl的催化剂以及水或甲醇作促进剂，在0-54℃的条件下混合搅拌反应24小时，经过过滤除去催化剂，再经过分馏提纯得到1-癸烯齐聚物。

该方法通过聚合体系的非均相化，降低了产品中的氯、氟含量，使催化剂与产品能分离、回收重复利用，减少了环境污染。

非均相催化聚合在化工、材料等领域有广泛的应用，可根据不同的反应物和催化剂选择合适的非均相催化聚合方法。

化学反应工程第七章非均相反应及反应器

Da的计算
k
g
a (C
b
− C
es
) = kC
n es
C es n C es 1 1 ⇒ ( ) + ( ) − = 0 C b D a C b D a
η
1
= (
C es n ) = C b
f (D
a
)
可计算出n＝0、1/2、2时的Da。
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化学反应工程/非均相反应及反应器化学反应工程非均相反应及反应器 Chemical Reaction Engineering
2010-12-11
颗粒的孔隙率
ε
p
m ρV g Vg ρs V孔 = ＝ = V 孔＋ V 粒真 m ρV g + m p / ρ s Vg ρs + 1
孔径的分布：孔径的分布：
大孔 r>25nm 中孔 1nm<r<25nm 1nm左右微孔 1nm左右
孔径：压汞法，气体吸附法。孔径：压汞法，气体吸附法。
C b − − 主体浓度 T b− − 主体温度 C is − −内表面上的浓度（反应物） Tis − −内表面上的温度 Tes－－外表面上的温度 C es − − 外表面上的浓度（反应物）
Cb,Tb
Ces,Tes Cis,Tis
化学反应工程/非均相反应及反应器化学反应工程非均相反应及反应器 Chemical Reaction Engineering
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2010-12-11
一般情况下：
C
b
> C
es
> C
is
( 反应物）
形成：颗粒外表面与主体流之间有浓度分布和温度分布颗粒外表面与内表面之间有浓度分布和温度分布原因：反应和传质交叉影响。

五、反应器的选型和设计

釜式反应釜设计程序
(1)确定反应釜操作方式根据工艺流程的特点，确定反应釜是连续操作还是间歇操作。 (2)汇总设计基础数据工艺计算依据如生产能力、反应时间、温度、装料系数、物料膨胀比、投料比、转化率、投料变化情况以及物料和反应产物的物性数据、化学性质等。 (3)计算反应釜体积 (4)确定反应釜设计（选用）体积和台数。如系非标准设备的反应釜，则还要决定长径比以后再校算，但可以初步确定为一个尺寸，即将直径确定为一个国家规定的容器系列尺寸。 (5)反应釜直径和筒体高度、封头确定。 (6)传热面积计算和校核。 (7)搅拌器设计。 (8)管口和开孔设计。 (9)画出反应器设计草图（条件图），或选型型号。
流化床反应器
是工业上使用较广泛的一种反应器，适用于流固或气-液-固催化或非催化反应系统。在流化床中，固体粒子可以象流体一样进行流动二烯、萘氧化制苯二甲酸酐等。
(2) 按照操作方式，可以分为间歇过程和连续过程，相应的反应器为间歇反应器和流动反应器。 A.间歇反应器物料一次性加入，反应一定时间后把产物一次性取出，反应是分批进行的。物料在反应器内的流动状况是相同的，经历的反应时间也是相同的。
6.6、反应器的选型和设计
反应器分类方法
(1)按反应器的几何构形分类管式反应器槽式反应器塔式反应器
管式反应器
特征：长度远较管径为大，内部中空，不设任何构件，多用于均相反应。如裂解炉
Tube reactor
裂解炉
用于乙烯生产的管式裂解炉
釜式反应器
一种低高径比的圆筒形反应器，用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。器内常设有搅拌（机械搅拌、气流搅拌等）装置。在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶。在反应过程中物料需加热或冷却时，可在反应器壁处设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。

制药设备的分类

制药设备的分类1、片切与粉碎机械2、化学合成反应与生物发酵设备3、分离设备4、药物制剂设备5、制药用水设备6、药品包装机械7、药物检测设备8、制药用其他机械设备制药工程原理化学过程的“三传一反（动量传递、热量传递和质量传递，‘一反”为化学反应过程。

)物理化学、化工原理为基础。

过程不仅受反应体系及温度等工艺参数的影响，而且受设备结构、操作方法、操作参数，操作人员等的影响。

整个过程的复杂性、不可预知性，数学模型可以解决一些问题，但是，面对复杂的具体问题，还需要过程实施者的知识、经验等。

制药工程的分类从工程与工艺技术角度可分为:①生产工艺工程:包括生产单元操作、过程工艺以及系统控制工程;②制药厂(车间)工艺与工程设计:包括装备及其制造工程与技术的制药厂(车间)建设工程。

按药物的转运阶段可将制药工程分为:①原料药制造工程;②药物剂型加工工程;③药品贮运工程。

按生产药物的类别又可将之分为:①化学制药工程;②生物制药工程;③中药制药工程。

制药设备的基本要求:( 1) 有与生产相适应的设备能力和最经济、合理、安全的生产运行;( 2)有满足制药工艺所要求的完善功能及多种适应性;( 3)能保证药品加工中品质的一致性;( 4)易于操作和维修;( 5)易于设备内外的清洗;( 6)各种接口符合协调、配套、组合的要求;(7)易安装且易于移动、有利于组合的要求;( 8)进行设备验证(包括型式、结构、性能等)。

材质的选择1、GMP规定2、应考虑设备与药物等介质接触时应注意的问题:金属材料:低含碳量的不锈钢材料、钛及钛复合材料或铁基涂覆耐腐蚀、耐热、耐磨等涂层的材料制造。

非金属材料:无毒性、无污染，不可以是松散状的或掉渣、掉毛的。

特殊用途的还应结合材料的耐热、耐油、不吸附、不吸湿等性质考虑。

对于密封和过滤材料,尤其要注意清洁卫生性能。

●DQ(设计确认)●IQ(安装确认)●OQ(运行确认)●PQ(性能确认)制药设备设计原则与要求●原则:合规、合理、先进、适用●从功能、结构、能力和材质上保证药品生产中品质的一致性，且要做到便于操作、清洁、灭菌;同时，要便于在线维修和保养，并能防止差错和减少污染，并具有具有可验证性。

流化床反应器的类别

流化床反应器的类别流化床反应器是一种广泛应用于化工、石化等领域的反应设备。

根据反应物料的状态和反应过程的特点，流化床反应器可以分为多种不同的类别。

本文将从不同角度介绍几种常见的流化床反应器类别。

一、按反应物料状态分类根据反应物料的状态，流化床反应器可以分为气体流化床反应器、液体流化床反应器和气液流化床反应器三种类别。

1. 气体流化床反应器气体流化床反应器主要用于气相反应，反应物料以气体形式进入反应器，并在床层内与固体催化剂或吸附剂进行反应或吸附。

气体流化床反应器具有良好的传质和传热性能，反应速率高，操作灵活等优点。

2. 液体流化床反应器液体流化床反应器主要用于液相反应，反应物料以液体形式进入反应器，并与固体催化剂或吸附剂在床层内进行反应或吸附。

液体流化床反应器具有较大的反应体积和接触面积，反应速率较快，能够实现高效的传质和传热。

3. 气液流化床反应器气液流化床反应器是气体流化床反应器和液体流化床反应器的结合，反应物料既包括气体又包括液体。

气液流化床反应器广泛应用于气液相催化反应、气液相吸附等过程。

二、按反应过程特点分类根据反应过程的特点，流化床反应器可以分为均相反应器和非均相反应器两种类别。

1. 均相反应器均相反应器是指反应物料和催化剂在反应过程中处于相同的物理状态，比如气体与气体的反应、液体与液体的反应等。

均相反应器具有反应速度快、反应条件容易控制等优点，广泛应用于化学工业中。

2. 非均相反应器非均相反应器是指反应物料和催化剂在反应过程中处于不同的物理状态，比如气体与固体的反应、液体与固体的反应等。

非均相反应器具有较大的反应接触面积，可以实现高效的传质和传热，适用于一些困难的反应。

三、按反应过程控制方式分类根据反应过程的控制方式，流化床反应器可以分为等温流化床反应器和非等温流化床反应器两种类别。

1. 等温流化床反应器等温流化床反应器是指反应过程中反应床温度保持恒定不变。

等温流化床反应器通常采用外部换热器或循环流体方式控制床温，以确保反应过程的稳定性和高效性。

第14章非均相化反应器060918PPT

第一节固相催化反应器
解：
根据气体方程：
n
pA
R V
TcART
所以本征动力学方程的反应常数为：
k 7 .9 1 9 7 0 8 .3 1 1 3 ( 0 2 4 6 7 ) 3 6 .0 s 1 0
一级反应的西勒数为：sR 3
kபைடு நூலகம்0.15 6
De 3
7.82 1 04 4.38
1 [ 1 1 ]1[ 1 1] 0 .21 sta 3 s n3 s h4 .3t8 a3 n 4 .3 ) h 8 3 (4 .38
(rate controlling step) 扩散控制(传质控制)、动力学控制 ④反应达到定常态时，各步骤的速率相等
第一节固相催化反应器
三、固相催化反应的本征动力学
固相催化反应的本质: 化学吸附→表面反应→脱附气固反应为例（一）化学吸附与脱附速率
化学吸附反应 Aσ A σ
吸附速率脱附速率
界面反应第二节气液相反应器2瞬间反应的宏观速率方程反应过程为传质控制过程宏观反应速率与扩散速率相等瞬间反应解析的核心是如何计算扩散速率ab在液膜中的扩散速率bllbbllblb1421014211第二节气液相反应器相界面bllbbllablla14215利用ab的扩散速率间的关系消除难以测定的lalaa在液膜中的传质系数第二节气液相反应器相界面blla物理吸收时的最大传质速率14216blla瞬间反应的增强系数enhancementfactor14218第二节气液相反应器利用在气膜中的扩散速率方程和亨利定律消除上式中难以测得的界面浓度可得
RAV1P
VP 0
(rA)dVP
VP
4 3
πr 3
dVP4πr2dr

反应器类型

反应器类型
反应器类型
1、管式反应器
由长径比较大的空管或填充管构成，可用于实现气相反应和液相反应。

2、釜式反应器
由长径比较小的圆筒形容器构成，常装有机械搅拌或气流搅拌装置，可用于液相单相反应过程和液液相、气液相、气液固相等多相反应过程。

用于气液相反应过程的称为鼓泡搅拌釜（见鼓泡反应器）；用于气液固相反应过程的称为搅拌釜式浆态反应器。

3、有固体颗粒床层的反应器
气体或（和）液体通过固定的或运动的固体颗粒床层以实现多相反应。

乙炔加氢反应器二维非均相机理动态建模及分析

ＡｂｔａｔＴｈｅｉｄｕｔｉｌａｅｙｅｓｒｃ：ｎｓｒａｃｔｌｎｅｈｙｄｏｎａｉｓｓｅｒｇｅｔｏｎｙｔｍｈｓｔｈａａｔｒｓｉｓｏｎｉａｉｙａｓｏａｈｅｃｒｃｅｉｔｃｆｎｏｌｎｅｒｔｎｄｌｗｐｒｍｅｅａｉｎｃ．ａａｔｒｖｒａｅＴｈｅｍｏｌｄｅ，ｗｈｉｈｉｐｉｄｔｏｅｅｃｉｅｃｎｔｏｕｒｅｔｙ，ｉＯｓｍｐｅｔａｈｅｃｓａｐｌｅｏｍｄｌｐｒｄｉｔｖｏｒｌｃｒｎｌｓＳｉｌｈｔｔｐｒｄｉｔｖｏｎｒｌｒｓｔｃｌｏｔａｈｉｖｅｔｐｉａｆｅｔｄｉｇａｌｇｔｒｏｒｉｎ．ｔｉｅｅｓｒｅｃｉｅｃｔｏｅｕｌｏｕｄｎｃｅｈｅｏｔｍｌｅｆｃｕｒｎｏｎ — ｅｍｐｅａｔｏＳｏｉｓｎｃｓａｙｔｓａｉｈａｃｕａｅｍｏｄ１ｏｆｒａｔｒａｈｅｖｉｔａｎｓｒｏｅｔｂｌｓｎａｃｒｔｅｅｃｏｓｔｒｕ１ｉｔｕｍｅｎ１ｂａｏｒ．ｓｄｏｎｔｅｍｏ１ｔｉｎｔｉａｏｒｔｙＢａｅｈｄｅ。ｉＳｐｏｓｂｅｏｆｒｈｅｓｕｔｍｏｒｅｆｃｉｃｎｔｏ１ｓｉｌｔｕｔｒｔｄｙｈｅｅｆｅｔｖｅｏｒｍｅｈｏ．Ｉｔｓｐａｒａｔｄｎｈｉｐｅ，ｈｅｅｏｎｏｕｔｒｇｅｅｓ，ｔｏｗ — ｄｉｅｓｏｎｌａｎｍｉｏｌｆｒａｎｍｎｉａｎｄｄｙａｃｍｄｅｏｎｉｄｕｓｒａａｅｙｌｎｄｏｇｎｔｏｙｔｍａｖｅｏｐｄｈｒｕｇｔｉｌｃｔｅｅｈｙｒｅａｉｎｓｓｅｗｓｄｅｌｅｔｏｈｐｒｃｓｎａｙｉ．Ｔｈｅｃｎｄｔｏｎｏｔｖｉｙｌｓｉｈｉｅ，ｄｏｈｙｒａｂｐｉｉｅｕｔｎｒｏｅｓａｌｓｓｏｉｉｆｒａｃｉｔｏｓｗｔｔｍｕｅｔｄｏｃｒｏｎｄｅｏｓｔｏｎｒｓｌｉｇｆｏｍａｅｙｅｅｇｅｎｏｉｓｗａｓａｓｏｎｓｄｒｄ．ｈｙｎｍｉｏｅｓｓｍｕｌｔｏｎｓｔａｅｇＰＲＯＭＳａｔｌｚｄｃｔｌｎｒｅｌ，ｌｏｃｉｅｅＴｅｄａｃｐｒｃｓｉａｉｏｆｗｒｗｓｕｉｉｅｔｐｒｏｍｉｓｉｕａｉｏｅｆｒｔｓｍｌｔｏｎ，ａｔｅｎｄｈｄｙａｉｐｏｅｓｏｕｄｒｄｉｔｈｅｈｎｇｎｇｒｎ．Ｔｈｅｆｅｔｏｎｍｃｒｃｓｃｌｐｅｃｔｃａｉｔｅｄｅｆｃｓｆｉｐｒａｔｐｒｍｅｅｓｍｏｔｎａａｔｒｏｎｈｅｙｓｅｓｍｕａｉｗｅｅｎｌｚｄ，ａｄｇｏｕｐｆｔｓｔｍｉｌｔｏｎｒａａｙｅｎａｒｏｐａａｅｅｖｌｓｒｍｔｒａｕｅｗｅｅｒｃｏｓｎｆｒｈｅｅｃｏｗｈｃｗａｓｕｄｅｉｔｓａｅ．ｌｎｅｒｚｎｇｈｄｙａｉｍｏｄｌｔｆｅｅｔｈｅｏｔｒａｔｒｉｈｓｔｉｄｎｈｉｐｐｒＢｙｉａｉｉｔｅｎｍｃｅａｄｉｆｒｎｏｐｒｔｏｎｐｉｓｔｆｅｅｌｔｎｔｏｔｏｔｌｎｅｒｔｔｓａｃｍｏｌｅｅｂｔｉｄｎｕｅｔｅａｉｏｎｔ，ｈｅｄｉｆｒｎｔａｅｒｏｓｆｈｅｉａｓａｅｐｅｄｅｗｒｏａｎｅａｄｓｄｏａｌｚｈｅｓｓｅｓａｉｉｙａｆｅｅｔｏｐｒｔｏｎｐｉｔ．ｈｉｕａｉｎａｄｓａｉｉｙａｌｓｓｓｗｅｈｔｎａｙｅｔｙｔｍｔｂｌｔｔｄｉｆｒｎｅａｉｏｎｓＴｅｓｍｌｔｏｎｔｂｌｔｎａｙｉｈｏｄｔａｔｅｒｏａｄｅｏｎｒ】ｈｅｒａｔｒＷＵｎｒｃｔｏ．ＳＫｅｒ：ａｅｙｅｈｙｏｎａｉｙｗｏｄｓｃｔｌｎｅｄｒｇｅｔｏｎａａｙｉｓａｉｉｙｎｌｓｓ；ｔｂｌｔｒａｔｒ；ｈｅｅｏｇｎｏ；ｄｙｍｉｅｃｏｔｒｅｅｕｓｎａｃｓｍｕａｉｎ；ｐｒｍｅｅｓｉｌｔｏａａｔｒ

康宁反应器在液液非均相反应中的应用

康宁反应器在液液非均相反应中的应用
我们常说康宁反应器独特的心型设计，在最低能耗下具有卓越的传质效率。

G1反应器的传质效率是普通搅拌釜的10到100倍。

下面我们以两个液液非均相T empo反应和Schotten-Baumann反应为例，来了解一下和釜式反应相比，用康宁G1反应器究竟有什么优势。

2. Schotten-Baumann Reaction
3. 实验结果
从实验结果可以看出，通常釜式反应的收率在50%左右；而在康宁G1反应器中，两种非均相的反应物只经过四个新型结构，收率既可达到78%。

像这类非均相反应，传质对反应收率的影响较大，利用康宁反应器的高效传质特性，可以很好地解决反应低效的问题。

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第一节固相催化反应器
（二）固体催化剂 1、固体催化剂的组成
活性物质、载体、助催化剂、抑制剂 (1)活性物质：催化剂中真正起催化作用的组分，它常被分散固定在多孔物质的表面。（金属、金属氧化物） (2)载体（担体）：载体常常是多孔性物质，主要作用是提供大的表面和微孔，使催化活性物质附着在外部及内部表面。 (3)促进剂：改善催化剂活性（氨催化合成铁催化剂＋CaO） (4)抑制剂：抑制催化剂活性，增强稳定性（银催化剂中加入卤化物控制乙烯的完全氧化）影响催化剂寿命的主要因素？
(14.1.24)
A P V 1
(14.1.25)
第一节固相催化反应器
1.反应物吸附过程控制
rA vA ka pAv ka ' A
P Ks A
表面反应和产物的脱附达到平衡
P K P pP v
KP pA pP KS K A rA k a (1 / K S ) K P pP 1
(14.1.31)
硝酸根废水、硝酸盐污染地下水的催化还原处理(Fe)。
第一节固相催化反应器
催化反应的基本特征： • 催化剂本身在反应前后不发生变化，催化剂能够
反复利用，所以一般情况下催化剂的用量很少。
• 催化剂只能改变反应的历程和反应速率，不能改
变反应的产物。
• 对于可逆反应，催化剂不改变反应的平衡状态，即不改变化学平衡关系。 • 催化剂对反应有较好的选择性，一种催化剂一般只能催化特定的一个或一类反应。
每克催化剂内部微孔所占的体积。
孔隙率是固体催化剂颗粒孔容积占总体积的分率。 (3)固体密度(ρs )和颗粒密度(ρP ) ：固体密度(ρs ) ：指催化剂固体物质本身的密度。颗粒密度(ρP ) ：指单位体积固体催化剂颗粒（包括孔体积）的质量。
第一节固相催化反应器
(4)微孔的结构与孔体积分布 (5)颗粒堆积密度( ρb ) 固体催化剂填充层的密度（重量与填充层体积之比） (6)填充层空隙率(εb) 固体催化剂填充层内空隙体积与总体积之比。
化学吸附反应
A A
活性中心 A与活性中心的络合物空位率
吸附速率脱附速率
va ka pA v v'a ka ' A
吸附率
第一节固相催化反应器
表观吸附速率＝吸附速率－脱附速率
vA ka pA v ka ' A
(14.1.11)
达到吸附平衡时：吸附速率＝脱附速率
第一节固相催化反应器
一、固相催化反应与固体催化剂（一）催化反应的特征及其在环境工程中的应用
催化剂：能改变反应的速率，而本身在反应前后并不发生变化
的物质。
催化反应：均相催化反应、非均相催化反应应用：有机废气的催化氧化处理(Pt，Mn－Cu，Mn－Fe)；低浓度废水、污染地下水的高级氧化处理(TiO2)；高浓度有机废水的催化湿式氧化；
表 16.1－1 常用的固体催化剂载体
类型无孔低表面载体有孔低表面积载体载体石英粉碳化硅浮石碳化硅烧结物耐火砖硅藻土有孔高比表面活性炭积载体硅胶活性氧化铝活性白土硅酸铝比表面积（m /g）特点 1 左右硬度高，导热性好，耐热 <20 耐高温
2
500～1500 200～600 160～350 150～230
第一节固相催化反应器固相催化反应的特点
①多步骤串连过程
②固相反应速率与反应本身和反应组分的扩散有关
③反应速率取决于慢步骤，该步骤称为控制步骤 (rate controlling step) 扩散控制(传质控制)、动力学控制 ④反应达到定常态时，各步骤的速率相等
第一节固相催化反应器
三、固相催化反应的本征动力学固相催化反应的本质: 化学吸附→表面反应→脱附气固反应为例（一）化学吸附与脱附速率
(14.1.17)
反应达到平衡时：正反应速率＝副反应速率
(14.1.18)
第一节固相催化反应器
（三）本征动力学
基本假设：
①三个反应步骤中必然存在一个控制步骤； ②除控制步骤外，其他步骤处于平衡状态； ③吸附过程和脱附过程属理想过程，即可用兰格谬尔吸附模型来描述。反应 A
P
的基本过程
A A
ka A KA k 'a p A v
吸附平衡方程（KA为吸附平衡常数）
第一节固相催化反应器
（二）表面化学反应
表面反应方程
A P
各反应组分与活性中心的络合物
表观反应速率＝正反应速率－副反应速率
rs r r ' ks A ks ' P
ks P Ks ks ' A
A P
P P
第一节固相催化反应器
各过程的速率方程（气固相反应）
vA ka pA v ka ' A A的吸附速率：
表观反应速率： rs
(14.1.22)
(14.1.23)
ks A ks 'P ' pP v
第十四章非均相化学反应器
本章主要内容
第一节固相催化反应器第二节气液相反应器非均相反应的特点：？存在不同“相”之间的物质传递
第一节固相催化反应器
本节的主要内容
一、固相催化反应与固体催化剂
二、固相催化反应过程
三、固相催化反应的本征动力学
四、固相催化反应的宏观动力学五、固相催化反应器的设计与操作
孔结构多种多样，表面积随制法而变化；载体自身亦能提供活性中心
第一节固相催化反应器
2.固体催化剂的物理性状
(1)比表面积(as)(Specific Surface Area)
包括外表面积和内表面积)称为比表面积,以as表示。
大多数固体催化剂的比表面积在5～1000m2/g之间。 (2)孔体积(Vg)和孔隙率(εp)
第一节固相催化反应器
二、固相催化反应过程
固相催化反应的发生场所：催化剂的表面（外、内表面）
流体主体边界层固体催化剂内表面 A
2
6
A
1
A
3
A
4 5
P
P
P
7
P 微孔
扩散过程动力学过程 (表面过程)
①反应物的外扩散、②反应物的内扩散、③反应物的吸附、 ④表面反应、⑤产物的脱附、⑥产物的内扩散、⑦产物的外扩散