氣固相體系ppt課件-在線瀏覽
2025-06-16 03:34本頁面
【正文】 制、固體層擴(kuò)散控制、界面反應(yīng)控制 ? ? ? ? sAAcrcsrAreAsAgexg rCSkrCSDCCSk ????????????? ? 其中， kg為氣膜層的擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)； De為物種 A在產(chǎn)品層的有效擴(kuò)散系數(shù)； Sek、 Sr、 Src 分 別代表氣膜層傳質(zhì)面積、產(chǎn)品層擴(kuò)散傳質(zhì)面積、未反應(yīng)核的表面積； ks 代表在推進(jìn)的反應(yīng)界面處進(jìn)行界面反應(yīng)的速度常數(shù)；（ rA）為基于單位面積上的物種 A的化學(xué)反應(yīng)速度； α為物種 A參與化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)級數(shù)。根據(jù)多孔催化劑的孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)、以及氣相流動狀況，宏觀的氣－固催化反應(yīng)可以是外擴(kuò)散控制、內(nèi)擴(kuò)散控制、以及表面化學(xué)反應(yīng)控制。消除了傳質(zhì)阻力，傳熱阻力，化學(xué)反應(yīng)的速度就決定于在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)化學(xué)反應(yīng)本身進(jìn)行的快慢，此時(shí) 宏觀化學(xué)反應(yīng)速度 就等于 本征化學(xué)反應(yīng)速度 。 氣固懸浮體系中的流動形態(tài) 氣固懸浮體系是一種效率很高的反應(yīng)與分離的工業(yè)化系統(tǒng)。一旦流體的表觀流速（空塔流速）達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，顆粒開始出現(xiàn)浮動，此時(shí)表觀流速為起始流化速度 umf，隨著流速增加，床層出現(xiàn)膨脹。若顆粒較粗，則一旦氣速超過 umf，超過的那部分氣量就會以氣泡形式通過，形成氣泡相及乳化相的兩相結(jié)構(gòu)。故稱 聚式流化床 。 氣固流化床示意圖 （ a）氣固流化床；（ b）氣泡放大圖 根據(jù)操作 氣速 的大小，鼓泡流態(tài)化和湍流流態(tài)化可統(tǒng)稱為傳統(tǒng)的低速流態(tài)化， 快速流態(tài)化和稀相輸送可稱為 高速流態(tài)化 。 可采用布袋過濾、重力沉降、旋風(fēng)分離、旋流分離、濕式氣固分離和電暈分離等方法均可。 （ 1）吸收 轉(zhuǎn)移的方法是物質(zhì)借擴(kuò)散（分子擴(kuò)散或?qū)α鲾U(kuò)散）作用而傳遞。類似的逆向操作過程稱之為解吸過程。 變壓吸附：利用壓力的變化完成循環(huán)操作。 吸收過程示意圖 沸石吸附劑孔道模型 帶氣相精餾的移動床吸附分離（超吸附） （ 3）膜分離是一種低耗能的新型分離方法，采用天然或人工合成的，具有 選擇透過能力 的薄膜，以 外界能量或化學(xué)位差 為推動力，對雙組分或多組分體系進(jìn)行分離、分級、提純或富集。反應(yīng)膜除了起反應(yīng)體系中物質(zhì)分離作用外，還作為 催化劑或催化劑的固載體 ，改變反應(yīng)進(jìn)程，提高反應(yīng)效率。原料混合物中某一組分可以比其他組分更快的通過膜而傳遞到下游側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)分離。膜的孔徑一般為微米級，依據(jù)其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據(jù)材料的不同，可分為無機(jī)膜和有機(jī)膜，無機(jī)膜主要還只有微濾級別的膜，主要是陶瓷膜和金屬膜。 無機(jī)陶瓷膜 陶瓷膜 半滲透 膜分離 制氫裝置 典型的固氣相轉(zhuǎn)化過程 ── 煤的氣化 煤的氣化過程是熱化學(xué)過程。氣化時(shí)所得的氣體稱為煤氣，其有效成分包括 一氧化碳、氫氣和甲烷 等。煤的氣化有多種方式，移動床是固定床的特殊形式，通過連續(xù)加料，連續(xù)氣化，固體物料層緩緩向下移動，成為固態(tài)活塞流方式。圖是各種煤焦氣化反應(yīng)在常壓和加壓下氣化反應(yīng)速率的比較圖。氣化劑與煤逆流接觸，氣化反應(yīng)進(jìn)行得比較完全，灰渣中殘破少。這是一種理想的完全氣化方式。常壓方法比較簡單，但對煤的類型有一定要求，要用塊煤，低灰熔點(diǎn)的煤難以使用。加壓方法是常壓方法的改進(jìn)和提高。為了進(jìn)一步提高過程熱效率又開發(fā)了液態(tài)排渣的移動床加壓氣化爐，它又是加壓移動床的一種改進(jìn)型式。目前這種煤氣在國內(nèi)應(yīng)用相當(dāng)廣泛。為了達(dá)到這個(gè)條件，第一式乘上一個(gè)系數(shù)加上第二式，使 ΔH0=0 ++H2O+ = +H2+ ΔH0 =0 根據(jù)上式， mol（碳）與水蒸氣－空氣混合物相互作用，在理論上，產(chǎn)生的煤氣量 ＋ 1＋ ＝ mol 煤氣組成為： φ （ CO） ＝ ／ ＝ 40％ φ （ H2）＝ 1 /＝ ％ φ （ N2）＝ ／ ＝ ％ 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤氣的產(chǎn)率： kgNmCk m o lCkgCk m o l k m o lNmk m o lV /)(/)(12)( / 33 ＝???煤汽化爐內(nèi)各處的氣體組成 2）爐內(nèi)狀況分析與工藝條件控制 經(jīng)實(shí)測氣化爐內(nèi)各層的氣體組成，得到圖。h的條件下進(jìn)行測定的。 從圖可見在水蒸氣用量較少時(shí)可得到質(zhì)量較好的煤氣。因此只有當(dāng)燃料中灰分較多，熔點(diǎn)較低時(shí)，才采用提高水蒸氣用量的辦法，以防止結(jié)渣。后者把出爐熱煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵后，直接送用戶，可以利用煤氣的顯熱。 當(dāng)氣化煙煤時(shí)，氣化過程中產(chǎn)生的焦油蒸氣隨
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