【正文】 —吸附層的截面積，m2；L——吸附層厚度，m；ρb——吸附劑的堆積密度，kg/m3；v——?dú)怏w流速，m/s；ρ0——?dú)饬髦形廴疚锍鯘舛?，kg/m3。 聯(lián)立式7105和式7106得： （7107） 由圖725可以看出： 即 ，代入式7107得：圖725 τ－L實(shí)際曲線與理論曲線的比較1－理論線 2實(shí)際曲線令 則 ： （7108） K——吸附層 保護(hù)作用系數(shù)，物理意義：當(dāng)濃度分布曲線進(jìn)入平移階段后，濃度分布曲線在吸附層中移動(dòng)單位長(zhǎng)度所需要的時(shí)間。τ0——保護(hù)作用時(shí)間損失 有時(shí)將式（7108） 改寫為： （7109） h—吸附層中未被利用部分的長(zhǎng)度，亦稱為“死層”。τ0=Kh。P281例74詳細(xì)講解。（3） 吸附區(qū)長(zhǎng)度的確定假定條件:①等溫吸附；②低濃度污染物的吸附；③吸附等溫線為第三種類型；④吸附區(qū)長(zhǎng)度為常數(shù)；⑤吸附床的長(zhǎng)度大于吸附區(qū)長(zhǎng)度。L0－吸附區(qū)長(zhǎng)度；WA－穿透至耗竭的惰性氣體通過量； WE－耗竭時(shí)的通過量； 1f－吸附區(qū)內(nèi)的飽和度（4） 吸附床的飽和度（DBS） 式中：L——吸附床的長(zhǎng)度；L0——吸附區(qū)的長(zhǎng)度；A——吸附床橫截面積；ρb——吸附劑的堆積密度； a——吸附容量；f——吸附區(qū)內(nèi)吸附劑仍具有的吸附能力與全部吸附能力之比；吸附床穿透時(shí)間或保護(hù)作用時(shí)間：（5） 通過吸附器的壓力損失 1）圖解計(jì)算 3. 移動(dòng)床吸附器的計(jì)算方法（P283）移動(dòng)床吸附器的優(yōu)點(diǎn)是處理氣體量大，吸附劑可循環(huán)使用。缺點(diǎn)是動(dòng)力和熱量消耗較大，吸附劑磨損嚴(yán)重。第4節(jié) 氣體催化凈化催化轉(zhuǎn)化：含有污染物的氣體通過催化劑床層的催化反應(yīng)，使其中的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害或易于處理與回收利用物質(zhì)的凈化方法。一、催化作用和催化劑催化作用：化學(xué)反應(yīng)速度因加入某種物質(zhì)而改變，而被加入物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)，在反應(yīng)終了時(shí)不變的作用。 多位活化絡(luò)合物理論：由于催化劑表面存在許多具有一定形狀的活性中心，能對(duì)具有適應(yīng)這一形狀結(jié)構(gòu)的反應(yīng)物分子進(jìn)行化學(xué)吸附，形成多位活化絡(luò)合物，使得原分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)松弛，從而降低了反應(yīng)物活化能的結(jié)果。阿累尼烏斯方程：K=(E/RT) 式中：K——反應(yīng)速度常數(shù)；A——頻率因子，單位與K相同；E——活化能,kJ/mol；R——?dú)怏w常數(shù)，kJ/()；T——絕對(duì)溫度，K。 催化作用的兩個(gè)顯著特征：①對(duì)于正逆反應(yīng)的影響相同，不改變化學(xué)平衡；②選擇性。2. 催化劑 催化劑：凡能加速化學(xué)反應(yīng)速度，而本身的化學(xué)組成在反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì) 特點(diǎn)：能降低反應(yīng)的活化能，使它進(jìn)行的比均相時(shí)更快，但是它并不影響化學(xué)反應(yīng)的平衡。（1） 催化劑的組成 按形態(tài)分：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)（其中固態(tài)催化劑在工業(yè)上應(yīng)用最廣泛，亦最重要） 組成：活性組分+助催化劑+載體 活性組分：催化劑主體，能單獨(dú)對(duì)化學(xué)反應(yīng)起催化作用，可作為催化劑單獨(dú)使用 助催化劑：本身無(wú)活性，但具有提高活性組分活性的作用； 載體：承載活性組分的作用，使催化劑具有合適形狀與粒度，從而有大的比表面積，增大催化活性、節(jié)約活性組分用量，并有傳熱、稀釋和增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度作用，可延長(zhǎng)催化劑使用壽命。 常用的載體：硅藻土、硅膠、活性炭、分子篩以及某些金屬氧化物（氧化鋁、氧化鎂等）多孔性惰性材料。（2） 催化劑的性能 ①催化劑的活性 衡量催化劑效能大小的標(biāo)準(zhǔn)。 單位體積（或質(zhì)量）催化劑在一定條件（溫度、壓力、空速和反應(yīng)物濃度）下，單位時(shí)間內(nèi)所得的產(chǎn)品量。 A－催化劑活性，kg/()；W－產(chǎn)品質(zhì)量，kg；t－反應(yīng)時(shí)間，h；WR－催化劑質(zhì)量，g。 ②催化劑的選擇性 當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在熱力學(xué)上有幾個(gè)反應(yīng)方向時(shí)，一種催化劑在一定條件下只對(duì)其中一個(gè)反應(yīng)起加速作用的特性。 活性與選擇性是催化劑本身最基本的性能指標(biāo)?；钚灾复呋瘎?duì)提高產(chǎn)品產(chǎn)量的作用，而選擇性則表示催化劑對(duì)提高原料利用率的作用。③催化劑的穩(wěn)定性 催化劑在化學(xué)反應(yīng)過程中保持活性的能力。包括熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。常用壽命表示催化劑的穩(wěn)定性。 影響催化劑壽命的因素：催化劑的老化和中毒。 老化：催化劑在正常工作條件下逐漸失去活性的過程。 老化的原因：低熔點(diǎn)活性組分的流失、燒結(jié)、低溫表面積炭結(jié)焦、 內(nèi)部雜質(zhì)相表面遷移和冷熱應(yīng)力交替作用所造成的機(jī)械粉碎等 溫度對(duì)于老化影響較大，工作溫度越高，老化速度越快。在催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度發(fā)生明顯加速作用的溫度范圍（活性溫度）內(nèi)選擇合適的反應(yīng)溫度，將有助于延長(zhǎng)催化劑的壽命。 中毒：反應(yīng)物中少量的雜質(zhì)使催化劑活性迅速下降的現(xiàn)象。催化劑毒物：導(dǎo)致催化劑中毒而物質(zhì)。 中毒的化學(xué)本質(zhì)：由于毒物比反應(yīng)物對(duì)活性組分具有更強(qiáng)的親和力。 暫時(shí)性中毒：毒物與活性組分親和力較弱，可通過水蒸氣將毒物驅(qū)離催化劑表面，使催化劑恢復(fù)活性；永久性中毒：毒物與活性組分親和力很強(qiáng)，催化劑不能再生； 對(duì)大多數(shù)催化劑，毒物：HCN、CO、H2S、S、As、Pb二、氣固催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 氣固催化反應(yīng)一般包括以下步驟： (1)反應(yīng)物從氣流主體催化劑外表面 (2) 進(jìn)一步向催化劑的微孔內(nèi)擴(kuò)散 (3)反應(yīng)物在催化劑的表面上被吸附 (4)吸附的反應(yīng)物轉(zhuǎn)為為生成物 (5)生成物從催化劑表面脫附下來(lái) (6)脫附生成物從微孔向外表面擴(kuò)散 (7)生成物從外表面擴(kuò)散到氣流主體 圖731催化劑粒子示意圖 (1),(7)：外擴(kuò)散；(2),(6)內(nèi)擴(kuò)散 (3),(4),(5)：動(dòng)力學(xué)過程 （1）表面化學(xué)反應(yīng)速率 （7138） NA－反應(yīng)物A的流量，kmol/h；NA0－反應(yīng)物A的初始流量，kmol/h；VR－反應(yīng)氣體體積，m3；x－轉(zhuǎn)化率，%；L－反應(yīng)床長(zhǎng)度，m；A－反應(yīng)床截面積，m2；Q－反應(yīng)氣體流量，m3；t－接觸時(shí)間，h；cA0－反應(yīng)物的初始濃度,kmol/m3。（2） 受內(nèi)擴(kuò)散影響的反應(yīng)速率方程催化劑有效系數(shù)η（亦稱內(nèi)表面利用率）：在等溫時(shí)，催化劑床層內(nèi)的實(shí)際反應(yīng)速度與按外表面的反應(yīng)物濃度cAS和催化劑內(nèi)表面積Si計(jì)算得到的理論反應(yīng)速度之比。 （7141） Ks——表面反應(yīng)速度常數(shù)，單位視反應(yīng)級(jí)數(shù)而定；f(cAs)——顆粒外表面反應(yīng)物A濃度c的函數(shù)；f(cA)——顆粒內(nèi)A實(shí)際濃度cA的函數(shù)；Si——單位床層體積催化劑的內(nèi)表面積。對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，f(cAs)=cAscA*，故內(nèi)擴(kuò)散控制的速度方程： （7142） η值的獲取方法：實(shí)驗(yàn)測(cè)定法和計(jì)算法。 實(shí)驗(yàn)測(cè)定法：首先測(cè)定顆粒的實(shí)際反應(yīng)速度rp,然后將顆粒逐級(jí)壓碎，使其內(nèi)表面轉(zhuǎn)變?yōu)橥獗砻?，在相同條件下分別測(cè)定反應(yīng)速度，直至反應(yīng)速度不再變，這時(shí)的速度即為消除了內(nèi)擴(kuò)散影響的反應(yīng)速度rs，則η=rp/rs。 計(jì)算法：通過建立或求解錯(cuò)話及顆粒內(nèi)部的物料衡算式、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式和熱量衡算式，得到顆粒內(nèi)部為等溫或非等溫時(shí)的催化劑有效系數(shù)η計(jì)算公式。等溫時(shí)，催化一級(jí)不可逆反應(yīng)的球形催化劑的η計(jì)算式為： （7143） （7144） Φs——球形催化劑的齊勒模數(shù)；R——催化劑的特征長(zhǎng)度，即為球形顆粒半徑；Kv——反應(yīng)速度常數(shù)，(m3)n/[(kmol)(催化劑顆粒)]；cs——組分在催化劑外表面處的濃度，kmol/m3；Deff——催化劑顆粒內(nèi)有效擴(kuò)散系數(shù)，m2/h；n——反應(yīng)級(jí)數(shù)。 當(dāng)Φs值很小時(shí)，η≈1，這時(shí)因?yàn)棣祍值小時(shí)，表示催化劑顆粒很小，Kv/Deff比值很小，說明化學(xué)反應(yīng)速度慢，內(nèi)擴(kuò)散速度快，此時(shí)內(nèi)擴(kuò)散對(duì)反應(yīng)速度無(wú)影響，故η≈1。反之，當(dāng)Φs值大時(shí)，表示催化劑顆粒大，Kv/Deff比值大，說明化學(xué)反應(yīng)速度快，內(nèi)擴(kuò)散的影響不容或是，此時(shí)η遠(yuǎn)小于1，如Φs3,則η≈1/Φs。（3） 外擴(kuò)散控制的速率方程 Kg——以濃度差為推動(dòng)力的外擴(kuò)散吸附系數(shù)，m/h；Se——單位體積催化床層鎮(zhèn)南關(guān)顆粒的外表面，m2/m3。 SO2催化氧化動(dòng)力學(xué)方程（自學(xué)） 氣固相催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)（1）停留時(shí)間 反應(yīng)物通過催化床的時(shí)間 決定反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。由催化床的空間體積、物料的體積流量和流動(dòng)方式?jīng)Q定（2）反應(yīng)器的流動(dòng)模型 兩種理論流動(dòng)模型：活塞流、混合流活塞流反應(yīng)器：物料以相同的流速沿流動(dòng)方向流動(dòng)，而且沒有混合和擴(kuò)散。他們就像活塞那樣作整體運(yùn)動(dòng)，因而通過反應(yīng)器的時(shí)間完全相同。理論混合流反應(yīng)器：物料在進(jìn)入的瞬間即均勻地分散在整個(gè)反應(yīng)空間，反應(yīng)器出口的物料濃度與反應(yīng)器內(nèi)完全相同。 實(shí)際流態(tài)介于兩者之間。反應(yīng)器內(nèi)每一點(diǎn)的流態(tài)各不相同，停留時(shí)間各異不同停留時(shí)間的物料在總量中所占的分率具有相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分布－停留時(shí)間分布函數(shù)返混：在連續(xù)流動(dòng)狀態(tài)下，不同停留時(shí)間的物料在各個(gè)流動(dòng)截面上難免要發(fā)生混合，這種現(xiàn)象即稱為返混。返混會(huì)使反應(yīng)物濃度降低，反應(yīng)產(chǎn)物濃度升高，從而降低了過程的推動(dòng)力，進(jìn)而降低轉(zhuǎn)化率。 工業(yè)上，連續(xù)釜式反應(yīng)器－理想混合反應(yīng)器；徑高比大的固定床－活塞流反應(yīng)器（3）空間速度 單位時(shí)間通過單位體積催化床的反應(yīng)物料體積 QN——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反應(yīng)氣體體積流量，m3N/h。也可用進(jìn)口狀態(tài)下反應(yīng)氣體體積流量來(lái)表示。2. 氣固相催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 一般方法 兩種計(jì)算方法：經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法+數(shù)學(xué)模型法 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法：把整個(gè)催化床作為一個(gè)整體，利用生產(chǎn)上的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)新的反應(yīng)器，或通過中間試驗(yàn)測(cè)得最佳工藝條件參數(shù)（如反應(yīng)溫度和空間速度等）和最佳操作參數(shù)(如空床氣速和許可壓降等)，再次基礎(chǔ)上求出相應(yīng)條件下的催化劑體積和反應(yīng)床截面及高度。要求設(shè)計(jì)條件符合所借鑒的原成產(chǎn)工藝或中間試驗(yàn)條件，在反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、空間速度以及催化床上的溫度分布和氣流分布等方面，盡量保持一致。不宜高倍放大，并要求中間試驗(yàn)有足夠的試生產(chǎn)規(guī)模，否則將導(dǎo)致大的誤差。 數(shù)學(xué)模型法：借助于反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程、物料流動(dòng)方程及物料衡算和熱量衡算方程，通過對(duì)它們的聯(lián)立求解，求出在指定反應(yīng)條件下達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)化率所需要的催化劑體積。（2） 催化劑裝量的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算 VR——催化劑體積，m3；Q——反應(yīng)氣體體積流量，m3/h；Wsp——空間速度，1/h。（3） 固定床催化劑裝量的數(shù)學(xué)模型計(jì)算 轉(zhuǎn)化率較高的工業(yè)反應(yīng)器，溫度分布具有明顯的軸向溫差 軸向等溫分布計(jì)算 寧可累死在路上，也不能閑死在家里！寧可去碰壁，也不能面壁。是狼就要練好牙，是羊就要練好腿。什么是奮斗？奮斗就是每天很難，可一年一年卻越來(lái)越容易。不奮斗就是每天都很容易，可一年一年越來(lái)越難。能干的人，不在情緒上計(jì)較，只在做事上認(rèn)真；無(wú)能的人！不在做事上認(rèn)真，只在情緒上計(jì)較。拼一個(gè)春夏秋冬！贏一個(gè)無(wú)悔人生！早安！—————獻(xiàn)給所有努力的人. 學(xué)習(xí)好幫手