《《化学反应工程》PPT课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《化学反应工程》PPT课件.pptx（28页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 化学反应工程分析化学反应工程分析 姓名：姓名：闫雪梨闫雪梨 指导老师：指导老师：杨伯伦杨伯伦教授教授第七章气液固三相反应和反应器分析 气液固三相反应动力学气液固三相反应动力学气液固三相反应器的分类和选型气液固三相反应器的分类和选型气液固三相反应器的计算气液固三相反应器的计算 1.1气液固三相反应的类型反应物和反应产物在气相和液相中而固相为催化剂的催化反应过程反应物和反应产物存在于三相中的非催化反应过程氨水+二氧化碳 碳酸氢铵三相中只有两相参与反应而另一相为惰性物质的反应过程采用惰性气体搅拌的液固反应采用固体填料的气液反应以惰性液体为传热介质的气固反应优点反应条件温和，可延长反应条件温和，可延
2、长催化剂的寿命，对许多催化剂的寿命，对许多反应过程，这将有利于反应过程，这将有利于改善选择性改善选择性由于液相组分热容大，由于液相组分热容大，对强放热反应改善了对强放热反应改善了传热和温度控制传热和温度控制在相界面附近，由于流体的相对运动干扰，相界面两边各有一层处于层流运动状态，分别称为气膜和液膜在气液两相主体中，流体的运动状态处于充分的湍流溶质在主体中以涡流扩散方式传递，故主体浓度可视为均一1.2 1.2 气液固三相反应动力学气液固三相反应动力学理论模型理论模型双膜理论模型双膜理论模型 假设假设 气相主体气膜液膜液相主体1.3 1.3 气液固三相反应动力学气液固三相反应动力学主要讨论气液固相
3、主要讨论气液固相催化反应的动力学催化反应的动力学 根据双模理论模型，我们可以知道气液固三相反应过程中同时存在气液相际的传质，液固相际的传质和固相内部的传质和固相表面的化学反应，是一比较复杂的传质反应交互作用的过程。虽然气液固三相反应是一个很复杂的反应过程，但是我们可以通过具体情况对其进行简化。由于三相反应器中，液固相间的相对运动速率一般较小，而气相反应物必须通过液相才能到达固体催化剂表面，因此反应相外的传质对表观反应速率往往具有重要影响。所以当反应物为难容气体时，我们可以忽略溶质在气相中的传递阻力。气泡 气泡气液界面液体浓度距离催化剂颗粒0图7.1 三相反应中气相反应物浓度分布 反应过程由下列
4、步骤组成：（1）组分A从气相主体传递到气液界面；（2）组分A从气液界面传递进入液相主体；（3）组分A在液相主体中的混合与扩散；（4）组分A从液相传递到催化剂外表面；（5）组分A向催化剂内部传递并在内表面上进行反应。由于气流或机械搅拌作用通常可使液相主体浓度达到均匀，故步骤（3）的阻力一般可以忽略。其余四步骤为串联步骤，因此在定态条件下，各步骤之速率必相等，当催化剂表面反应可按一级反应处理时有 （4.59）或（4.65）（7.5）对淤浆床反应器：（7.6）=（7.7）加和公式（7.8）（7.9）通过上述的推导可用气相主体浓度表示表观反应速率：（7.10）（7.11）对一些特殊情形，我们可以对表观
5、反应速率常数做简化：气相是纯净物，例如，在加氢反应中通常用纯氢作为气相反应物，这时就不存在气相主体到气液界面的扩散阻力或对微溶性气体，传质阻力将集中在气液界面的液相侧。对这些情况：（7.9）（7.12）（7.14）（7.12）对表观反应速率可化简为：=（7.8）（7.13）（7.15）（7.16）（7.12）（7.17）此时表观反应速率可表示为：（7.18）催化剂浓度%0.0185.20.520.0380.070.140.281.08.510.012.013.614.60.320.270.220.200.18解：因为气相进料为纯氢，所以式（7.12）适用05101520253035404550 550.600.500.400.300.200.10t/min图 7.2当催化剂的质量分数为0.07%时，若能消除气液间传质阻力，由图7.2可见：因为小结三相反应的类型三相反应动力学的理论模型双膜理论模型三相反应动力学 谢谢谢谢谢谢谢谢