催化反應(yīng)工程華東理工大學(xué)工業(yè)反應(yīng)過(guò)程分析導(dǎo)論(1)-文庫(kù)吧資料
2025-01-26 02:43本頁(yè)面
【正文】 PPsSVd /6?粒徑直徑積非球形粒徑用等比表面 PPsPSV6d3R?? 反應(yīng)過(guò)程分析 例：一級(jí)不可逆反應(yīng)： 1123101,/10?????? skscmDVe f f?, 要消除內(nèi)擴(kuò)散影響，??sd 解：要使3/1, ??? 必須? 3/1)1(6??e f fVsDkd? cmds101036113??????? 反應(yīng)過(guò)程分析 (2) . n 級(jí)不可逆反應(yīng) nAe ffVAACDkdRdCRdRCd 1)1(222???? 簡(jiǎn)化方法 (Sa ttafiel d 法 ) ：令A(yù)nAsnACCC ??? 1 令????????????????31111)1(31t h 3??nASe f fVPCDkR 簡(jiǎn)化方法 (K ja er 法 ) 令???????? ))((nASASAnAsnACCCCC 令 ????????????????31111)1(31t h 3??nASe f fVPnCDkR 反應(yīng)過(guò)程分析 ( 3) 可逆非一級(jí)反應(yīng) )(1)1(222Ae ffVAACfDkdRdCRdRCd???? 令 ????????????????31t h 311)(1)1(3??ASe f fVPCfDkR 反應(yīng)過(guò)程分析 (4) ?的影響因素 ①大顆粒擴(kuò)散跟不上???? ?,)(PsRd ② 擴(kuò)散跟不上, ???????????? ?e f fVDkT ③1101)1()()1(31)1(3,?????????nSnASe f fVPnASe f fVPxCnDkRCDkRx????????????????,1。 反應(yīng)過(guò)程分析 對(duì)一級(jí)不可逆反應(yīng) f(CAS)=CAS 對(duì)一級(jí)可逆反應(yīng) AgisegAgisASegASAgA kCSkSkCSkCSkCCr ???????? 11/1/1? ?AeAgisegAeAgACCkSkSkCCr ??????11反應(yīng)過(guò)程分析 2. 宏觀反應(yīng)中顆粒的傳熱 (粒外溫差 ) 顆粒內(nèi)反應(yīng)熱等于顆粒外表面與氣流主體的傳熱量： rA(－ ΔHR)=ksSif(CAS) ζ (－ ΔHR)=α SSe(Ts－ Tg) α S：顆粒外表面對(duì)氣流主體給熱系數(shù)； Ts：顆粒外表面溫度； Tg：氣流主體溫度。反應(yīng)過(guò)程分析 第六章 氣固相催化反應(yīng) 和反應(yīng)器 一 傳遞過(guò)程與宏觀動(dòng)力學(xué) 二 粒內(nèi)傳質(zhì)與 ζ 三 粒外傳質(zhì)與 η 四 多段換熱式催化反應(yīng)器 五 連續(xù)換熱式催化反應(yīng)器 反應(yīng)過(guò)程分析 一 傳遞過(guò)程與宏觀動(dòng)力學(xué) （一）氣－固相催化反應(yīng)過(guò)程剖析 過(guò)程分析與濃度分布 (深入顆粒內(nèi)部分析 ) 1. 過(guò)程歷程： 氣流主體 C Ag ???? ?? 外擴(kuò)散)( 1 固體外表 C AS ???? ?? 內(nèi)擴(kuò)散)( 2 顆粒內(nèi)部??? ??吸附)( 3活性中心 ( A ) ??? ??反應(yīng))( 4活性中心 ( B ) ??? ??脫附)( 5顆粒內(nèi)部 C B ??? ??內(nèi)擴(kuò))( 5固體外表 C BS ??? ??外擴(kuò))( 7氣流主體 C Bg 。宏觀過(guò)程：外擴(kuò) ( ( 1 ) 、 ( 7 ) ) + 內(nèi)擴(kuò) ( ( 2 ) 、 ( 6 ) ) + 反應(yīng)( ( 3 ) 、 ( 4 ) 、 ( 5 ) ) 或外擴(kuò)散＋ ( 內(nèi)擴(kuò)散 / 反應(yīng) ) ＋外擴(kuò)散宏觀動(dòng)力學(xué) ????????傳遞過(guò)程化學(xué)動(dòng)力學(xué)綜合結(jié)果反應(yīng)過(guò)程分析 濃度分布 反應(yīng)過(guò)程分析 可逆反應(yīng)，在r=R處達(dá)平衡 r=0～ Rd區(qū)為死區(qū) (無(wú)反應(yīng) ) 反應(yīng)過(guò)程分析 外擴(kuò)散動(dòng)力： Δ C A1 =C Ag － C AS 梯度： Δ C A1 / δ =C o n s t 內(nèi)擴(kuò)散動(dòng)力： Δ C A2 =C AS － C AC ??????反應(yīng)擴(kuò)散梯度?ons tP2ACRC / 反應(yīng)動(dòng)力： Δ C A3 =C A － C Ae 反應(yīng)過(guò)程分析 （二）宏觀動(dòng)力學(xué)方程 1. 宏觀動(dòng)力學(xué)方程的表達(dá) 粒內(nèi)反應(yīng)量等于氣流主體向顆粒表面的外擴(kuò)量： rA=kgSe(CAg－ CAS)＝ ksSif(CAS) ζ rA：宏觀反應(yīng)速率 (綜合內(nèi)外擴(kuò)散 )； kg： 外擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)； ks：?jiǎn)挝粫r(shí)間表面積上的反應(yīng)速率常數(shù)； Se：?jiǎn)挝惑w積催化劑的外表面積； Si: 單位體積催化劑的內(nèi)表面積； ζ ：內(nèi)擴(kuò)散效率因子或內(nèi)表面利用率。 放熱反應(yīng)： ΔHR0， TsTg 反應(yīng)過(guò)程分析 3. 內(nèi)表面利用率 (內(nèi)擴(kuò)散效率因子 ) ζ 由于內(nèi)擴(kuò)， CA↓ ， rA↓ ； 由于平衡 ΔCA↓ ， rA↓ ， S內(nèi)未全利用，故有 ζ ζ =1， (化學(xué)動(dòng)力學(xué) )本征過(guò)程， CA=CAS 一般： 0ζ 1， CACAS， 內(nèi)擴(kuò)散影響嚴(yán)重 (CAcCAS， ζ 1) iASsSAsiAS SCfkdSCfkSCi)()(0???計(jì)的反應(yīng)量，按實(shí)際反應(yīng)量?反應(yīng)過(guò)程分析 （三）氣固催化反應(yīng)控制步驟 k g 、 (S e ) 、 ks 、 (S i ) 、 ζ 的值不同，則過(guò)程控制而具有不同特征 1. 反應(yīng) ( 動(dòng)力學(xué) ) 控制 ?isegSkSk11??， ζ → 1 ， (k g k s ) C Ag ≈ C AS ≈ C AC C A * ， r A ＝ k s S i [C Ag (C AS ) － C A *] 反應(yīng)過(guò)程分析 2. 內(nèi)擴(kuò)散控制 ζ 1 ，?iseg SkSk11??， (CH 4 轉(zhuǎn)化 ) C Ag ≈ C AS C AC ≈ C A * ， r A ＝ k s S i ζ [C Ag (C AS ) － C A *] 反應(yīng)過(guò)程分析 3. 外擴(kuò)散控制 ?iseg SkSk11??， ζ → 1 ， (k g k s ) C Ag C AS ≈ C AC ≈ C A * ， r A ＝ k g S e [C Ag － C A *] ????????? OH3NO2O27NH2 2223 反應(yīng)過(guò)程分析 4. 內(nèi)、外擴(kuò)散 ( 均有影響 ) ，同時(shí)控制： C Ag C AS C AC ≈ C A * ， ?isegAeAgASkSkCCr11??? (CH 4 化 ) 反應(yīng)過(guò)程分析 5. 內(nèi)擴(kuò)散與動(dòng)力學(xué)均影響宏觀反應(yīng)速率： ?isegSkSk11?? ， ζ 1 ， k s k g C
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