非均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-07 08:14本頁(yè)面
【正文】 ：粒度越小 ， 有效系數(shù)越大 。 若采用 6*6mm的園柱狀催化劑 ， 則： 322?????????????????DekvRcmRSgVgS例 3 采用上例計(jì)算的結(jié)果及數(shù)據(jù)試計(jì)算直徑為 6mm的球形催化劑中心與外表面的最大溫度差 ， 若 （ 1） 反應(yīng)氣體中甲烷的摩爾分率為 ， 其余為空氣； （ 2） 反應(yīng)氣體中甲烷的摩爾分率為 ， 其余為空氣 。 假設(shè)外擴(kuò)散阻力很小 ， 可以忽略不計(jì) 。 已知反應(yīng)的熱效應(yīng)為 212800Cal/mol，催化劑顆粒的有效導(dǎo)熱系數(shù)為 ℃ 。 解：由于外擴(kuò)散阻力可以忽略 ， 所以 CAS=CAg， 甲烷的氧化為不可逆反應(yīng) ， 所以當(dāng) CA=0時(shí) ， △ T有最大值 ， 即： ? ? 27 / 2 4 0 0 cmm o lC AS ??????? ? ? ?CCHDeTTTPASrS037m a xm a x 1 2 8 0 00 0 3 6 )(??????????????? 當(dāng)甲烷的濃度提高到 10%時(shí) ， 所以 ， 當(dāng)甲烷的濃度低于 10%時(shí) ， 可以按等溫情況計(jì)算 η ， 但當(dāng)濃度太高時(shí) ， 則不能按等溫計(jì)算 ， 只能借助于熱量衡算式來(lái)計(jì)算非等溫催化劑的有效因子 η 。 ? ? CT ax ??Return 外擴(kuò)散對(duì)催化反應(yīng)速率的影響 外擴(kuò)散的存在將導(dǎo)致氣流主體反應(yīng)組分濃度 CAg與催化劑表面濃度 CAS有差異 。 前面所討論的是內(nèi)擴(kuò)散的影響 ， 并通過(guò)有效系數(shù) η及顆粒表面濃度 CAS表達(dá)了顆粒內(nèi)的真實(shí)反應(yīng)速率 ， 但 CAS一般難測(cè) ， 而 CAg則很容易得到 ， 因此還必須建立 CAS與 CAg之間的關(guān)系 。 AgCASC)(::)()()(ASASAgegisASegisASAgASisASAgegCfDaCCSkSkDaCfSkSkCCCfSkCCSk??????????則令??? Da坦克萊準(zhǔn)數(shù) （ Damkohler） ， 表達(dá)了 粒內(nèi)真實(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和外擴(kuò)散速率之比 。 A） 對(duì)于一級(jí)不可逆反應(yīng)： B） 對(duì)于二級(jí)不可逆反應(yīng)： C） 對(duì)于其它類型的反應(yīng)亦可用此法導(dǎo)出 CAS與 CAg之間的關(guān)系 。 DaCCCDaCCAgASASASAg?????1DaCDaCCDaCCAgASASASAg24112?????????討論： I） 當(dāng)外擴(kuò)散影響較嚴(yán)重時(shí) ， 即 時(shí) ， Da很大 ， 則 CAS ?0，故氣固催化反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)應(yīng)為： 外擴(kuò)散控制 。 II） 當(dāng)粒內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度遠(yuǎn)小于外擴(kuò)散速率時(shí) ， 即 時(shí) ，Da?0， CAS≈CAg， 則宏觀動(dòng)力學(xué)方程為： sg kk ??Agegm a c r o CSkr ?sg kk ??)( AgiSm a c r o CfSkr ?? ?例： 在實(shí)驗(yàn)室用無(wú)梯度反應(yīng)器進(jìn)行苯的加氫實(shí)驗(yàn) ， 采用 φ5的球形催化劑 。 已知苯在滯流膜中的傳質(zhì)系數(shù)為 kg= ， 操作條件： T=200℃ , P=, 氣體各組分的體積分率分別為：苯 10%， 氫 80%， 環(huán)已烷 5%及甲烷 5%， 在上述條件下實(shí)驗(yàn)測(cè)得宏觀速率為 ，試估算催化劑表面的苯濃度 CAS， 并分析外擴(kuò)散對(duì)反應(yīng)的影響程度 。 133 .. ?????? smk m o lr Ag解： 氣流主體 B的濃度： ? ? 3236. ??????? ???? mk m o lRTPC AAg 顆粒外表面積為： 323321 2 0 010563344 ?? ????? mmRRRSesSS?? 由 得： 由此可見 ， CAS≈CAg， 因此外擴(kuò)散影響極??； ? ?ASAgegAg CCSkr ??? ? ?33332.???????????????????mk m o lCSkrCCCCSkrASegAgAgASASAgegAg
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