气-固相反应实例

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气固相苯加氢催化反应实验讲义

反应主要方程式如下：
苯加氢制环己烷的反应是一个放热的、体积减小的可逆反应，因此，低温和高压对该反应是有利的。所以，苯加氢制环己烷的反应温度不宜过高，但也不能太低，否则反应分子不能很好地活化，进而导致反应速率缓慢。如果催化剂活性较好，选择性可达 95%以上。
1
本实验选择在加压固定床中进行催化反应，催化剂采用 r-Al2O3 载 Ni 或 Cu。
5
酯 20%）
六、实验数据及分析方法
根据实验内容自行设计记录表格，记录实验数据：
1、原始记录：
时间反应压力
min
MPa
预热温度 ℃
反应温度 ℃
气体进料量 (ml/min)
苯进料量 (ml/min)
2、分析结果
精产品
注
反应温度 ℃
苯进料量（ml/min）
气体进料量
(ml/min)
苯
环己烷
含量％含量％
原料：苯，氢气，氮气（吹扫用），环己烷三、流程示意图与面板布置图 1、流程示意图
16
15 14 2
止逆冷阀却器
10 11
9
8
7
S
6
6
V
V
5
5
2
2
V
V
V
V4 3
2
43
2
12 13
17
V 1
V 1
V
V
测压 PI-质量反流应加量器料计，泵，
测温， TI-
控温，干燥反器应湿，炉式，流量计，
TCI-
三通稳转压预换阀热取阀，炉样，，器， S-
H2 20N20200
关
反应测温
预热测温反应测温
下段控温

第二章--气固相催化反应本征动力学

化学吸附速率方程的建立
Adsorption
（1）单位表面上的气体分子碰撞数
Z＝
(
2
pA mkT
)
1 2
（2）吸附活化能Ea
（3）表面覆盖度 A
exp( Ea ) RgT
f (A )
The fraction of the surface covered by adsorbed species A.
1.1催化反应
• 催化的研究和发展对化学工业的变革起着决定性的作用。
• 多种性能不同催化剂的开发促使同一产品在反应器、生产流程甚至生产方法和原料方面都发生了根本性的变革，使产品的投资、原料消耗等技术经济指标不断优化，同时环境污染也不断减少。
• 催化反应可分为：均相催化和多相催化反应。
1.2 固体催化剂
有两类模型描述吸附等温线的规律：均匀表面吸附和不均匀表面吸附模型。
这样，可写出净的吸附速率的表达式
r
A
pA
f
(A )exp(
Ea RgT
)

k
'
f
'( A )exp(
Ed RgT
)
二、理想吸附层等温方程
理想吸附层模型
Langmuir Adsorption Isotherm
（1）表面均匀（2）吸附分子间无相互作用（3）动态平衡
载体 • 以多孔物质为主，如硅藻土、三氧化二铝等。 • 根据不同的需要，有不同的孔径和比表面。 • 强度高，是对载体的要求。助催化剂
• 加入的量小，增加催化活性，增加选择性，延长催化剂寿命
催化剂常用制备方法
(1) 共混合法即将催化剂的各个组份作成浆状，经过充分的混合(如在混炼机中)后成型干燥而得。

Chapter 7-2 固相反应(1)

第五节：低温（热）固相反应固相化学反应分为三类, 即反应温度低于100℃的低温固相反应、反应温度介于100～600℃之间的中温固相反应以及反应温度高于600℃的高温固相反应。

低温固相反应的反应物常常是分子固体（如含结晶水的盐）或低维结构化合物。

实例一: 固体4-甲基苯胺与固体CoCl 2·6H 2O 按2∶1 摩尔比在室温(20℃) 下混合, 一旦接触, 界面即刻变蓝, 稍加研磨反应完全, 该反应甚至在0℃同样瞬间变色。

但在CoCl 2的水溶液中加入4-甲基苯胺(同上摩尔比) , 无论是加热煮沸或研磨、搅拌都不能使白色的4-甲基苯胺表面变蓝, 即使在饱和的CoCl 2水溶液中也是如此。

CH 3C 6H 4NH 2, m.p.=44.5℃，b.p.=200.4℃80ºC(1)中和反应。

(2) 氧化还原反应。

(3) 配位反应。

(4) 分解反应。

(5) 离子交换反应。

(6) 成簇反应。

(7) 嵌入反应。

(8) 催化反应。

(9) 取代反应。

(10) 加成反应。

(11) 异构化反应。

(12) 有机重排反应。

(13) 偶联反应。

(14) 缩合或聚合反应。

(15) 主客体包合反应。

(1)潜伏期。

固体反应物间的扩散及产物成核过程便构成了固相反应特有的潜伏期。

这两种过程均受温度的显著影响, 温度越高, 扩散越快, 产物成核越快, 反应的潜伏期就越短; 反之, 则潜伏期就越长。

当低于成核温度Tn时, 固相反应就不能发生。

(2)无化学平衡。

当反应中有气态物质参与时, 如果这些气体组分作为产物的话,随着气体的逸出, 这些气体组分的分压较小, 因而反应一旦开始, 便可一直维持到所有反应物全部消耗, 亦即反应进行到底。

(3) 拓扑化学控制原理。

只有合适取向的晶面上的分子足够地靠近, 才能提供合适的反应中心, 使固相反应得以进行。

(4) 分步反应。

可以通过精确控制反应物的配比等条件, 实现分步反应,得到所需的目标化合物。

第五章气固相催化反应本征动力学

rd kd exp(h ) kd kd 0 f ( ) exp( Ed0 RT ) h RT
表观吸附速率为 r ra rd ka pA exp(g ) kd exp(h )
平衡时：ka kd
pA
exp[( g h) ]
令
K
A
ka kd
f hg
则
1 f
ln(K A pA )
焦姆金等温吸附方程
令
ka ka0 exp( Ea0 RT ) f ( )
活性选择性寿命
催化剂的性能
影响
物理性质：比表面积；孔容积；孔容积分布。
1、比表面积：单位质量的催化剂具有的表面积Sg，m2/g；影响催化剂的吸附量和活性。
！！！测定表面积的方法是：氮吸附法。
2、孔容积：每克催化剂内部微孔的容积Vg。cm3/g ！！！测定孔容积较准确的方法是：氦-汞法。
非活化的，低活化能；活化的，高活化能。>40kJ/mol
<8kJ/mol
>40kJ/mol
多分子层
单分子层
高度可逆
常不可逆
用于测定表面积、微孔尺寸
用于测定活化中心的面积及阐明反应动力学规律
2、化学吸附速率的一般表达式
1）吸附方程：
A+σ→A σ
吸附率： A
被A组分覆盖的活性中心数总的活性中心数
3）提高催化剂的机械强度。
4、催化剂活化：目的是除去吸附和沉积Байду номын сангаас外来杂质。
方法是：1）适度加热驱除易除去的外来杂质； 2）小心燃烧除去顽固杂质； 3）用氢气、硫化氢、一氧化碳或氯化烃作为活化剂
活化催化剂。
5、催化剂的开工和停工

气-固反应动力学

t = t f X B = aX B
USTB
冶金与生态工程学院
August, 2006
气－固反应动力学
b.气体反应物在多孔固体产物层中的内扩散
内扩散速率r D可以表示为
dnA dc A 2 = 4πr Deff rD = − dt dr
有效扩散系数
Deff =
Dε p
τ
εP:气孔率； τ:曲折度系数
r0 ri dnA rD = − = 4πDeff (cAs − cAi ) dt r0 − ri
USTB
冶金与生态工程学院
tf =
ρ B r0
bM B k rea cAb
r0 ri dnA (cAb − cAi ) rD = − = 4πDeff dt r0 − ri
August, 2006
气－固反应动力学
可逆反应；
不可逆反应
冶金与生态工程学院
August, 2006
气－固反应动力学
因此，当反应由内扩散控制时，对不可逆反应
r0 ri dnA rD = − cAb = 4πDeff dt r0 − ri
同理，rD=Vc
4 πri 2 ρ B dri rr − = 4 πDeff ( 0 i ) • cAb bM B dt r0 − ri
taireaiiiasabgvckrccrrrrdcckr????2aias00eff20444总阻力总推动力??r?2i0reaai2ieffi00aias2gasab1k2014d4400rrkcrrrrccrccrustb冶金与生态工程学院august2006气固反应动力学由和分比性质可得总反应速率与各步骤速率相等用vt表示为20reaeff00gab201d1k?4iiitrrkrrrrcrv2i0reaii0eff0gt111rrkrrrdrkk?令abttckrv204总阻力外扩散阻力内扩散阻力界面反应阻力总反应推动力以上讨论中假设化学反应是一级不可逆反应若界面化学反应是一级可逆反应则化学反应速率gi2ireaai2irea44crkcrkvc??ustb冶金与生态工程学院august2006气固反应动力学caegereareackkk若反应前后气体分子数不变caecgecaicgi20reaeff00gab201kd1k4?iiiaetrrkkrrrrccrv?对片状和圆柱状颗粒也可以推导出相应的动力学方程式注意

化学反应工程-15-第四章-气固相催化反应本征动力学

①结构型促进剂。增加活性组分表面积，提高活性组分的热稳定性。该促进剂一般不影响活性组分的本性。 ②调变型促进剂，可以调节和改变活性组分的本性。
四、抑制剂
抑制剂是促进剂的对立物，抑制剂用来降低催化剂对不希望发生的副反应的催化活性。
4.2.2催化剂的制备
催化剂的活性不仅取决于化学组成，而且与其结构有关。催化剂的结构特征在很大程度上取决于制备技术。
ka

k10V
exp
Ea0 RT

同时： g
RT
则：ra ka PA exp g A 1
脱附过程：rd
k1' A
k1'0 exp
Ed0 A
RT

A

k1'0 A
exp
Ed0 RT

exp
A
RT

V可认为是常数，令：
kd
k1'0 A exp
Ed0 RT

同时： h
RT
则：rd kd exp h A 2
总速率：r ra rd ka PA exp g A kd exp h A
达到平衡时：r=0，即：
一部分才能碰上空白的活性位，碰撞的几率为f A ；
3、吸附活化能Ea。只有能量大于Ea的气体分子才有可能被吸附，这种分子占总分子数的分率为：
exp Ea RT
则： ra

k0 PA
f

A
exp

Ea RT

k0为吸附比例常数。
化学脱附速率为 rd 取决于两个因素：
主要的制备方法 ①浸渍法； ②沉淀法； ③离子交换法； ④共混合法； ⑤滚涂法； ⑥溶蚀法； ⑦热溶法； ⑧沥滤法； ⑨络合催化剂的固载化法。

气固相反应和反应器分析

煤的气化
煤的气化是将煤转化为气体燃料的过程，通过气化反应将煤中的碳、氢等元素转化为可燃气体，如一氧化碳、氢气和甲烷等。
硫铁矿烧渣处理
硫铁矿烧渣的生成
硫铁矿烧渣是在硫铁矿的焙烧过程中产生的固体废弃物，主要成分为铁、硫、二氧化硅等。
VS
硫铁矿烧渣的处理
通过气固相反应可以将硫铁矿烧渣中的有价元素转化为可利用的物质，如回收铁、硫等，同时减少废渣对环境的污染。
03
气固相反应器类型与特点
固定床反应器
总结词
固定床反应器是一种常用的气固相反应器，其特点是固体颗粒在反应器内固定不动，气流通过固体颗粒进行反应。
详细描述
固定床反应器具有结构简单、操作方便、易于控制等优点，适用于多种气固相反应。在固定床反应器中，固体颗粒作为催化剂或反应物，气流通过催化剂床层进行反应。由于固体颗粒固定不动，因此气流阻力较小，适用于大规模生产。
应器类型
根据气固相反应的特性和要求，选择合适的反应器类型，如固定床、流化床等。
设计反应器尺寸
根据生产能力和工艺要求，确定反应器的直径、高度等尺寸参数。
优化内部构件
合理设计反应器内部的导流板、分布器、挡板等构件，以提高气固混合和传热传质效率。
常见的反应动力学方程有Arrhenius方程、Eyring方程等，它们可以用来描述不同条件下的反应速率。
反应动力学模型
反应动力学模型是根据实验数据和理论分析建立起来的，用于描述反应过程和预测反应结果的数学模型。
常见的反应动力学模型有速率控制模型、扩散控制模型等，它们可以用来指导工业生产过程和优化反应条件。
数值求解
利用数值方法求解数学模型，得到反应过程的模拟结果。

气固相催化反应本征动力学教学

复杂反应
对于多步骤反应，需将各步骤的速率方程组合起来，形成总速率方程。
动力学参数的确定
表观动力学参数
通过实验测定的参数，包括表观活化能、指前因子等。
本征动力学参数
反应物质本身的性质决定的参数，需要通过理论计算或实验测定。
参数估计方法
最小二乘法、极大似然法等统计方法用于估计动力学参数。
准确性和适用范围。
验证过程中可以采用多种方法，如线性回归分析、残差分析、交叉验证等，以评估模型的预测能
力和可靠性。
04
实验技术与数据处理
实验设备与操作流程
• 实验设备：气固相催化反应实验装置、气体流量计、温度计、压力计、天平等。
实验设备与操作流程
操作流程准备实验器材和催化剂样品；
按照实验装置图搭建实验装置；
微分形式
以反应速率对时间求导数的方式建立模型，描述反应速率随时间的变化。
积分形式
通过积分微分方程得到，描述反应物浓度随时间的变化。
反应机制与速率方程
反应机制
反应过程中各步骤的顺序和转化关系，决定了反应的途径和速率。
速率方程
根据反应机制推导出的数学表达式，描述了反应速率与反应物浓度的关系。
03
本征动力学模型
理想动力学模型
理想物理过程的影响。
理想动力学模型适用于描述反应初期阶段，当反应物浓度较高时，反应速率受化学反应速率控制。
理想动力学模型通常采用幂函数形式表示反应速率与反应物浓度的关系。
非理想动力学模型
非理想动力学模型考虑了扩散、传质等物理过程对反应速率的影响，适用于描述反应后期阶段。
详细描述
甲烷燃烧反应在气固相催化反应中具有代表性，通过对其反应动力学的研究，可以深入了解催化剂的作用机制和反应速率控制步骤。在实验中，通常采用原位光谱技术如红外光谱、拉曼光谱等来实时监测反应过程，结合理论计算和模型拟合，可以获得准确的反

化学反应工程-16-第四章-气固相催化反应本征动力学

积分反应器定义：组分单程转化率较大（xA>25%）时的情况。问题：由于转化率高，对于热效应大的反应，如何保持反应器恒温？问题：由于转化率高，对于热效应大的反应，如何保持反应器恒温？ ①气体进入催化剂床层之前，常有一段预热区；且要求反应管要足够细，管外的传热要足够好。 ②用等粒度的惰性物质稀释催化剂，以减轻管壁传热的负荷。为了强化管外传热，可选用恒温浴、流化床、铜块等方式，力求催化剂床层等温。
2、内扩散影响的检验：、内扩散影响的检验：方法：改变催化剂的粒度（直径 d P），在恒定的 w / FA0下测量转化率 xA 以x A ~ d P 作图：
若 d P 在b点左边，x A 不变。表明内扩散无影响。
x 若d P 在b点右边， A 变化。表明内扩散有阻力存在。
二、实验反应器
1、固定床积分反应器、
(1) (2)
试推导由式（1）（2）分别控制时的均匀表面吸附动力学方程。
解：（1）式控制时，由控制步骤得：
r = k1 PH 2 Oθ V − k1' PH 2θ O
因（2）式达到平衡：
' k 2 PCOθ O = k 2 PCO 2θ V
θ O + θV = 1
1 PCO 2 +1 k 2 PCO
θ B = K B PBθV
(2′)
对（4）
′ ′ k 4θ R = k 4 PRθV
θ R = K R PRθV
同理对（5）
′ k4 KR = k4 (4′)
θ S = K S PSθV
(5′)
θ A + θ B + θ R + θ S + θV = 1
1 1 + ∑ K i Pi

第2章气-固相催化反应本征及宏观动力学方程

1.主催化剂
主催化剂：固体催化剂中具有催化活性的根本性物质
合成氨所用的催化剂中：金属铁
二氧化硫氧化所用的催化剂中：五氧化二钒
乙烯氧化生成环氧乙烷催化剂中：金属银
助催化剂
助催化剂：具有提高主催化剂活性、选择性，改善催化剂的耐热性、抗毒性，机械强度和寿命等性能的组分。（1）结构助催化剂（2）电子助催化剂（3）晶格缺陷助催化剂调变性助催化剂
活性位理论
（1）反应物被分布在催化剂表面上的活性吸附位，并成为活性吸附态。（2）活性吸附态在催化剂的活性位（活性表面）上进行化学反应。（3）吸附态产物从催化剂活性表面上脱附。
二、
固体催化剂
固体催化剂
化学成分：金属、金属氧（硫）化物、复合氧化物、固体酸、碱、盐等无机物。
主催化剂、助催化剂、载体、其他
柱状
环状
球状
压片状
颗粒状
挤条状
1、固体催化剂的孔结构
（1）内表面积Sg 内表面积越大，活性位越多，反应面越大。常用测定方法有：气体吸附法BET法。（2）孔容Vg和孔隙率θ
真密度，假密度，堆密度（床层密度），空隙率
t
p
b

1、固体催化剂的孔结构
（2）孔容Vg和孔隙率θ 真密度，假密度，堆密度（床层密度），空隙率真密度：流体置换法，如：氦置换法、苯置换法假密度：汞置换法
最早清楚地认识到催化现象的是基尔霍夫（G.S.C Kirchoff），他在1814年研究了酸催化淀粉水解为葡萄糖的反应，尽管当时还没有催化作用这个词。随后不久，戴维（Sir Hum Phry Davy）在1814年发现了煤气在铂上进行氧化反应，这是一个多相催化反应，他详细描述了这个反应过程。在以后一段时间里，一些人继续研究铂上的氧化反应。泰纳（Thenard) 发现溶液中或以分离相存在的某种少量物质会促进过氧化氢分解。

第四章气固相催化反应本征动力学

气固催化反应过程
柱状（条形）二氧化硫氧化催化剂
环状（条形）二氧化硫氧化催化剂
Chemical Reaction Engineering of Hao
2
ECRE 第四章气固相催化反应本征动力学
2013-7-24
气固催化反应过程
• 在铁催化剂上合成氨的气固催化反应
• N2 + 3H2 = 2NH3
ECRE 第四章气固相催化反应本征动力学
2013-7-24
非均相反应
体系气固催化反应液固催化反应气液固催化反应气固非催化反应液固非催化反应实例合成氨、SO2 氧化、石油裂解、苯胺加氢、醋酸乙烯单体合成固体酸碱催化的酯化、醚化反应、固体催化剂催化的环己烷氧化油脂加氢反应、石油加氢脱金属、脱氮、脱硫过程、非均相湿式空气氧化矿物焙烧、金属氧化、燃煤炉、天然气脱硫磷矿浸取、湿法冶金、催化剂浸渍、材料刻蚀
2013-7-24
气固催化反应过程
c A f
哇！原来是这样！
c A
联想粉笔，活性碳
c A 0
Chemical Reaction Engineering of Hao
6
ECRE 第四章
气固相催化反应本征动力学
气 • 本征动力学—— 就是指在理想条件下化学反固应反应速率，即反应速率与反应物系组成、温相度、压力等因素之间的关系。但不包括物质、催热量传递过程反应速率的影响。化反 • 其研究的范畴包括：反应速率与其影响因素的数学函数关系、催化剂的作用机理、反应机理应本或反应过程。征动力学
• 示意图：一个电影院的入场过程，试问哪个门的阻力最

气-固相反应实例

产物纯度问题
总结词
产物纯度问题VS
详细描述
产物纯度问题通常是由于副反应的发生、催化剂中毒或产物与催化剂的分离不完全所致。为了解决这一问题，可以采用优化催化剂选择、提高反应选择性、改进分离工艺等方法。
安全与环保问题
总结词
气-固相反应过程中可能存在安全和环保问题，如爆炸、有害气体排放等。
04
气-固相反应的挑战与解决方案
反应效率问题
总结词
反应效率低下是气-固相反应中常见的问题，这可能导致生产效率降低和成本增加。
详细描述
反应效率问题通常是由于反应物在固体催化剂上的吸附性能不佳、反应过程中物质传递受限或催化剂活性不高所致。为了解决这一问题，可以采用优化催化剂设计、改进反应条件和提高反应温度等方法。
氮化硅的制备
将硅和氮气在高温下反应，生成氮化硅，氮化硅是一种高温陶瓷材料，具有高硬度、高熔点、低摩擦系数等特点，广泛应用于航空航天、汽车、石油化工等领域。
环境保护中的应用
烟气脱硫
将烟气中的二氧化硫与氧化钙反应，生成硫酸钙和二氧化碳，从而减少二氧化硫对大气的污染。
垃圾焚烧
将城市垃圾在高温下燃烧，生成二氧化碳和水蒸气，同时可以将垃圾中的有害物质分解，减少对环境的污染。
Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g)
硫化亚铁与氧气反应生成硫酸铁
2FeS(s) + 3O2(g) → Fe2O3(s) + 2SO2(g)
氧化铝与碳反应生成碳化铝
Al2O3(s) + 3C(s) → 2Al(s) + 3CO(g)
还原反应
氧化铜与氢气反应生成铜和水

气-固相反应实例

X
0.0 0 10 20 30
40
50
t (min)
转化率随时间的变化
非等温热重实验的结果显示
转化率随温度的变化
Co3O4还原为CoO步骤
积分法得出的1-(1-X)1/3- t关系
0.30 0.25
0.20
1/3
523K 553K 563K 583K 603K
1-(1-X)
0.15
0.10
0.05
Temperature/K
Temperature/K
La(OH)3=LaOOH+H2O
LaOOH=1/2La2O3+1/2H2O
La(OH)3分解为LaOOH 的动力学分析

积分法：(Coats 和 Redfern )
G( ) AR RT E ln( 2 ) ln (1 2 ) E E RT T
2 2 1/3
-15
-16
-17
-18
-19 0.0016
0.0017
0.0018
0.0019
-1
0.0020
G( X ) ln -1/T关系 2 T
1/T (K )
Co3O4还原为CoO步骤的-1/T关系 -积分法
-13.0 -13.5
ln(1-(1-X) )-ln(T /[T ])
-14.0 -14.5 -15.0 -15.5 -16.0 -16.5 -17.0 0.00170 0.00175 0.00180
ln G( ) AR 2RT E ln 1 2 T E E RT
Co3O4还原为Co非等温实验
-13
-14
ln((1-(1-X) )-ln(T /[T ])

第二章气固相催化反应宏观动力学-第四版

第二章气－固相催化反应宏观动力学气－固相催化反应步骤：1、扩散(外扩散、内扩散)2、吸附3、表面反应4、脱附5、扩散(内扩散、外扩散)第一节气－固相催化反应宏观过程2-1 气－固相催化反应过程中反应组分的浓度分布以球形催化剂为例：滞流层内扩散－物理过程滞流层内反应物浓度梯度为常量 As Ag C C -－外扩散过程的推动力。

进行内扩散时，同时进行反应。

R ↑，反应量↑，反应物浓度↓ 活性↑，反应物浓度↓ 产物扩散过程与反应物相反。

2-2 内扩散有效因子与总体速率由于催化剂对反应物扩散程度不一样，反应物反应的量也不同，在催化剂内表面上的反应量一定小于按固体外表面计算的反应速度，二者之比称为内扩散有效因子或内表面利用率，或者有效因子。

内扩散有效因子定义解析式： ()()iAS s S A s S C f k dSC f k i⎰=ζ式中：s k －单位表面积计算的反应速率常数 A C －颗粒内反应物浓度 AS C －颗粒外表面上反应物浓度 i S －单位体积床层催化剂的内表面积内扩散有效因子定义：率及内表面计算的反应速按反应组分外表面浓度梯度计算的扩散速率按反应组分外表面浓度=ζ稳定时：单位时间扩散到外表面的量＝颗粒内的反应量即：()()()ζAS i s AS Ag e g g A C f S k C C S k r =-= 上式即为外扩散在内的宏观动力学。

式中：()g A r －宏观反应速率 g k －外扩散传质系数e S －单位体积床层中的外表面积如一级反应：则()*A AS AS C C C f -=其中：*A C －平衡浓度则宏观动力学方程：()()()*A AS i s AS Ag e g g A C C S k C C S k r -=-=ζeg i s Ai s Ag e g AS S k S k C S k C S k C ++=ζζ*()()eg i s Ai s Ag e g Ag e g Ag i s e g g A S k S k C S k C S k C S k C S k S k r +--+=ζζζ*ζi s eg Ag Ag S k S k C C 11+-=稳定时，反应放热量＝外表面传热量即()()()()()g S e S R AS i s R g A T T S H C f S k H r -=∆-=∆-αζ 式中：S α－气流主体与外表面间的给热系数 S T －外表面温度 g T －气流主体温度 2-3 催化反应控制阶段的判别 1、化学动力学控制条件：(1)ζi s eg S k S k 11<<(2) 1→ζ内、外扩散的影响可忽略。

化学反应工程第八章气液固三相反应及反应器ppt资料

床层宏观反应动力学
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第十五页，编辑于星期五：十四点二分。
涓流床三相反应器
1、气、液并流向下通过固定床的流体力学 (1)气，液稳定流动区——当气速较低时，液体在颗粒表面形成滞流液膜，气相为连续相， “涓流状”。气速增加称为“喷射流”；
(2)过渡流动区——继续提高气体流速，床层上部是喷射流，下部出现脉冲现象。
缺点——大型涓流床反应器低液速操作的液流径向分布不均匀，局部过热，催化剂迅速失活。催化剂颗粒不能太小，而大颗粒催化剂存在明显的内扩散影响；轴向温升，可能飞温。
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悬浮床气—液—固反应器
①机械搅拌悬浮式； ②淤浆床鼓泡反应器，以气体鼓泡搅拌； ③不带搅拌的气、液两相流体并流向上，而颗粒不带出床外的三相流化床反应器； ④三相携带床反应器，不带搅拌的气、液两相流体并流向上，而颗粒随液体带出床外的三相输送床反应器；
(3)二个反应相，第三个是惰性相：液相为惰性相的气—固催化反应，液相作为传热介质，如一氧化碳催化加氢生成烃类、醇类、醛类、酮类和酸类的混合物；气体为惰性相的液—固反应，气体起搅拌作用，例如硫酸分解硫铁矿槽式反应釜内用空气搅拌。
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安静鼓泡区、湍流鼓泡区、栓塞流区。上述流区间的过渡条件与液体特性、气体分布器的设计、颗粒特性及床层尺寸等因素有关。
例如，对于高粘性的流体在很低的表观气速下可形成栓塞流。气
体分布器如采用微孔平均直径低于150um的素烧陶瓷板，当表观气速达0.05一0.08m/s时，仍为安静鼓泡区，当多孔板孔径超过1mm时，气泡分散区仅存在于很低的表观气速。

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