【文章內(nèi)容簡介】 用填充TiO2的反應(yīng)器分解，流量為 qV=，分解反應(yīng)的速率是： bcacr??? 1c式中反應(yīng)速率常數(shù) a、 b分別為 :a= m3/(s?kg)， b=109m3/mol。 求 TCE濃度減少 80%所需催化劑質(zhì)量 m。 第一節(jié) 固相催化反應(yīng)器 解： )(ln1dd 00c0 cc0V 0c ccabccarcrxcqm ccx ????????? ??代入數(shù)據(jù)求得： ]109%)801(ln1[)](ln1[d00VcV0?????????????? ? ccabccaqrcqmcc第一節(jié) 固相催化反應(yīng)器 ? ?? c0cc0cdxn rxqm 得： 由式 第一節(jié) 固相催化反應(yīng)器 物料衡算式 反應(yīng)速率方程 (溫度、轉(zhuǎn)化率 ) ),(AA Txfr m ?? 熱量衡算式 溫度分布 第一節(jié) 固相催化反應(yīng)器 （ 二 ） 流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與操作 L m 固定式 L mf 臨界流態(tài)化 L f 散式流態(tài)化 L f 聚式流態(tài)化 節(jié)涌 氣體輸送 顆粒的流化及流化態(tài)的各種形式 流化床反應(yīng)器： 催化劑顆粒處于流態(tài)化狀態(tài)的反應(yīng)器 第一節(jié) 固相催化反應(yīng)器 流化床的主要優(yōu)點(diǎn)： ① 熱能效率高 ， 床內(nèi)溫度易于維持均勻； ② 傳質(zhì)效率高； ③ 顆粒一般較小 ， 可以消除內(nèi)擴(kuò)散的影響； ④ 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)簡單 。 流化床的主要不足： ① 能量消耗大； ② 顆粒間的磨損和帶出造成催化劑的損耗； ③ 氣固反應(yīng)的流動(dòng)狀態(tài)不均勻 ， 會(huì)降低氣固接觸面積； ④顆粒的流動(dòng)基本上時(shí)全混流，同時(shí)造成流體的返混，影響反應(yīng)速率。 流化床反應(yīng)器設(shè)計(jì)的簡化模型 均相模型（全混流模型、活塞流模型） 第一節(jié) 固相催化反應(yīng)器 流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)模型 物料平衡式 熱量平衡式 流體力學(xué)方程 動(dòng)力學(xué)方程 (1) 催化反應(yīng)有哪些基本特征？ (2) 固體催化劑的一般組成是什么？載體在固體催化劑中起什么作用？ (3) 固相催化反應(yīng)過程一般可概括為哪些步驟？ (4) 固相催化反應(yīng)有哪些基本特點(diǎn)？ (5) 固相催化反應(yīng)的本征動(dòng)力學(xué)過程包括哪些步驟？ (6) 在進(jìn)行本征動(dòng)力學(xué)速率方程的實(shí)驗(yàn)測(cè)定中，如何消除外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散的影響？分別如何確定實(shí)驗(yàn)條件？ 本節(jié)思考題 第一節(jié) 固相催化反應(yīng)器 (7) 催化劑有效系數(shù)的基本定義是什么？它有哪些用途？ (8) 催化西勒 (Thiele)模數(shù)的物理意義是什么？具體說明西勒 (Thiele)模數(shù)的大小如何影響催化劑的有效系數(shù)？ (9) 簡述影響球形催化劑有效系數(shù)的主要因素及其產(chǎn)生的影響。 (10) 什么是流化床反應(yīng)器？與固定床反應(yīng)器相比，它有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 本節(jié)思考題 第一節(jié) 固相催化反應(yīng)器 第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 第十四章 非均相化學(xué)反應(yīng)器 一、氣 液相反應(yīng) 二、氣 液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 三、氣 液相反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 本節(jié)的主要內(nèi)容 氣 液相反應(yīng)： 反應(yīng)物中的一個(gè)和一個(gè)以上組分在氣相中 ，其它組分均處于液相狀態(tài)的反應(yīng)稱為氣 液相反應(yīng) 。 特點(diǎn)： 反應(yīng)一般只發(fā)生在液相中 ， 氣相不發(fā)生反應(yīng) 。 應(yīng)用： 有害氣體的 化學(xué)吸收 ； 飲用水 、 污水的臭氧氧化 、 印染廢水的臭氧脫色； 硝酸鹽污染地下水的氫氣還原處理等； 污水好氧生物處理中的曝氣； 有機(jī) 、 還原性氣體的生物處理 。 一、氣 液相反應(yīng) （一）氣 液相反應(yīng)及其應(yīng)用 第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 （二）氣 液相反應(yīng)過程 氣泡 液相 第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 氣膜 液膜 Gδ Lδ氣相主體 液相主體 相界面 A A 1 A 2 B B P 3 P 4 A 5 ； ， 同時(shí) B從液相主體擴(kuò)散進(jìn)入液膜； 、 B在液膜內(nèi)發(fā)生反應(yīng)； P的擴(kuò)散； A擴(kuò)散進(jìn)入液相主體 ， 在液相主體與 B發(fā)生反應(yīng) 。 幾點(diǎn)注意 ?傳質(zhì)和反應(yīng)的綜合 ?本征反應(yīng)速率 ?宏觀反應(yīng)速率 ?反應(yīng)控制 ?傳質(zhì)控制 P)l(B)g(A B ?? ?第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 Gδ LδAGp ApipAicAALczzdAczzcc ddd AA ?氣相主體 氣膜 液膜 液相主體 相界面 二 、 氣 液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué) （一）氣 液相反應(yīng)的基本方程 第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 二級(jí)不可逆氣 液相反應(yīng) PB ( l )A ( g ) B ?? ?BAA ckcr ??本征反應(yīng)速率 方程為： （注意：液相中的反應(yīng)，即單位液體，而不是混合液體積的反應(yīng)速率） A的擴(kuò)散進(jìn)入量： zcDdd ALA? zr d)( A ??反應(yīng)量： 積累量： 定常態(tài) (0) )ddd(dd AALA zzcczD ???A的擴(kuò)散出去量： 第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 GδLδAGpApipAicAALczzdAczzcc dddAA?氣相主體氣膜 液膜液相主體相界面)ddd(ddd)(dd AALAAALA zzcczDzrzcD ???????A2A2LA dd rzcD ??BA2A2LA dd ckczcD ?反應(yīng)物 A的物料衡算式： () () () 二級(jí)不可逆氣 液相反應(yīng) )(dd ABB2B2LB rrzcD ???? ?同理， B的基本方程 第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 反應(yīng)速率與界面擴(kuò)散速率的關(guān)系： A的消失速率＝通過氣 液相界面的擴(kuò)散速率 0ALAA )dd(???? zS zcDr則以相界面積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率可表示為： () 基本方程的應(yīng)用： 根據(jù)反應(yīng)條件，求出反應(yīng)組分在液膜中的分布 在反應(yīng)達(dá)到定常態(tài)時(shí) )(A zfc ?第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 (二 )不同類型氣 液相反應(yīng)的宏觀速率方程 按本征反應(yīng)速率的快慢分類 瞬間反應(yīng) 快速反應(yīng) 中速反應(yīng) 慢速反應(yīng) 反應(yīng)控制步驟不同 反應(yīng)區(qū)域及濃度分布模式各不相同 邊界條件、宏觀速率方程不同 第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 (1)瞬間反應(yīng)的特點(diǎn)及其反應(yīng)區(qū)域與濃度分布 ?反應(yīng)過程為 ？？？ 控制 。 相界面 液膜 反應(yīng)面 氣膜 δ δL ApipA icA Bc 傳質(zhì) ?組分 A和組分 B之間的反應(yīng)瞬間完成， A與 B不能共存。 ?在液膜內(nèi)的某一個(gè)面上 A和 B的濃度均為 0，該面稱 “反應(yīng)面”，“反應(yīng)面”的位置隨液相中 B的濃度的升高向氣膜方向移動(dòng)。 第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 相界面（反應(yīng)面） ApBc當(dāng)液相濃度升高到某一數(shù)值時(shí)，反應(yīng)面與氣液界面重合，這種情況稱“界面反應(yīng)” 。 界面反應(yīng) 第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 (2)瞬間反應(yīng)的宏觀速率方程 反應(yīng)過程為傳質(zhì)控制過程 宏觀反應(yīng)速率與擴(kuò)散速率相等 瞬間反應(yīng)解析的核心是如何計(jì)算擴(kuò)散速率 A、 B在液膜中的擴(kuò)散速率 ?? //)0(dd ALAALAALAA ii cDcDzcDN ???????)/()/()0(dd LBLLBLBLLBLBB ???? ?????? cDcDzcDN B() () 第二節(jié) 氣 液相反應(yīng)器 相界面 液膜 反應(yīng)面 氣膜 δ δL ApipA icA Bc0)/(/ LBLLBALAB ??? ???? cDcD i在反應(yīng)邊界 ??z 0BA ?? ccBBA1 NN