催化反应工程华东理工大学工业反应过程分析导论PPT学习教案

1、会计学1催化反应工程华东理工大学工业反应过催化反应工程华东理工大学工业反应过程分析导论程分析导论1 1 气气液液固三相反应固三相反应气气液液固三相催化反应固三相催化反应, ,固相为催化剂固相为催化剂. .1) 1) 固定床气固定床气液液固反应器固反应器涓流床反应器涓流床反应器不同的流向不同的流向a)a)机械搅拌式反应器机械搅拌式反应器 b)b)鼓泡反应器鼓泡反应器 c)c)三相流化床反应器三相流化床反应器d)d)三相携带床三相携带床 e)e)内环流反应器内环流反应器2) 2) 悬浮床气悬浮床气液液固反应器固反应器第1页/共32页第2页/共32页三相床中颗粒催化剂上反应过程为三相床中颗粒催化剂上

2、反应过程为1)1)气相反应物从气相主体扩散到气气相反应物从气相主体扩散到气液界面的传递过程液界面的传递过程; ;2)2)气相反应物从气气相反应物从气液界面扩散到液相主体的传递过程液界面扩散到液相主体的传递过程; ;3)3)气相反应物从液相主体扩散到颗粒外表面的传质过程气相反应物从液相主体扩散到颗粒外表面的传质过程; ;4)4)颗粒催化剂内同时进行反应和内扩散的宏观反应过程颗粒催化剂内同时进行反应和内扩散的宏观反应过程; ;5)5)产物从催化剂颗粒外表面扩散到液相主体的传质过程产物从催化剂颗粒外表面扩散到液相主体的传质过程; ;6)6)产物从液相主体扩散到气产物从液相主体扩散到气液界面的传质过程

3、液界面的传质过程; ;7)7)产物从气产物从气液界面扩散到气相主体的传质过程液界面扩散到气相主体的传质过程; ;第3页/共32页ASeeASALeASALAiLLALAigAgLAgRAgACSkCCSkCCSkCCSkdVdNr,以反应物以反应物A表示表示二二 宏观反应速率宏观反应速率r rA,gA,gAgk气膜传质分系数，气膜传质分系数，m/hALk液膜传质分系数，液膜传质分系数，m/h第4页/共32页AiLGLAigCKC气液相平衡气液相平衡AigAgLAgAgCCSkrASk液固界面液膜传质分系数，液固界面液膜传质分系数，m/hek本征反应速率常数本征反应速率常数LSeS单位床层内气液

4、相传质面积，单位床层内气液相传质面积，32mm单位床层体积的颗粒外表面积单位床层体积的颗粒外表面积反应过程分反应过程分析析第5页/共32页ALGLAigLALGLAgCKCSkKrAgeTRAAgCSkdVdNreASGLALGLLeAgLeTkkKkKSSkSSk111kT以气相主体浓度表示、按颗粒催化剂以气相主体浓度表示、按颗粒催化剂外表面积计算的宏观反应速率常数。外表面积计算的宏观反应速率常数。 反应过程分反应过程分析析第6页/共32页eASALLeGLTkkkSSKk1111eASGLAgLeTkkKkSSk11111) 不存在气膜传质阻力，不存在气膜传质阻力，kAg2) 不存在液膜传

5、质阻力，不存在液膜传质阻力，kAL第7页/共32页eGLALGLLeAgLeTkKkKSSkSSk11eASGLALGLLeAgLeTkkKkKSSkSSk11113) 不存在液固界面处液膜传质阻力，不存在液固界面处液膜传质阻力，kAS4) 催化剂效率因子催化剂效率因子 1第8页/共32页DdkSh udpReDSc对流传质对流传质对流给热对流给热Sherwood数数Nusselt数数dNu Reynolds数数Prandtl数数pCPrudpReSchmidt数数第9页/共32页如：湍流流动，如：湍流流动，Re2100，Sc=0.63000时，实验获得的结果时，实验获得的结果:ShSc式中定

6、性尺寸取管径式中定性尺寸取管径d圆管内对流给热的关联式圆管内对流给热的关联式NuPr反应过程分反应过程分析析第10页/共32页 ClBgABSASeeASALeASALAiLLALAigAgLAggACCSkCCSkCCSkCCSkr,BSASeeBSBLeBSgBCCSkCCSkr,BLAgeTgBgACCSkrr,A组分组分第11页/共32页BSeASGLALGLLeAgLeTCkkKkKSSkSSk1111BSBLeBSgBCCSkr,BSASeegBCCSkr,BLAgeTgBBLASeegBeBSgBCCSkrCCSkrSkr,，反应过程分反应过程分析析第12页/共32页AgTASe

7、BSCkCkk111BSeAgTeASkkCkkC1BLAgeTBSASeegBCCSkCCSkr,ASeBLAgTBSCkCCkC反应过程分反应过程分析析第13页/共32页三三 床层宏观动力学床层宏观动力学但是但是kAL，kAS必须考虑。必须考虑。整个床层的宏观动力学。整个床层的宏观动力学。一般情况下一般情况下 kAg，11第14页/共32页第15页/共32页气、液并流向下通过固定床的流体力学气、液并流向下通过固定床的流体力学第16页/共32页( (一一) )流体状态流体状态与流速有关与流速有关 在一定在一定UOGUOG下，下， 小小大，气相连续大，气相连续分散分散第17页/共32页( (二

8、二) )持液量持液量第18页/共32页第19页/共32页第20页/共32页第21页/共32页第22页/共32页反应过程分反应过程分析析第23页/共32页反应过程分反应过程分析析第24页/共32页第25页/共32页反应过程分反应过程分析析第26页/共32页第27页/共32页782. 00353. 0679. 02570. 20884. 0429. 04463. 10602. 0927. 0310567. 1 1955. 00645. 0 ,/9310122. 3 0645. 00391. 0 ,/93.0cm/s 210057. 5 0391. 0,/3 1RaGgRaGgRaGgDdGFrFrscmuDdGFrFrscmuDdGFrFrscmu时）湍流鼓泡区（时）过渡区（时）安静鼓泡区（反应过程分反应过程分析析第28页/共32页流体连续地流出、流体连续地流出、流入反应器流入反应器气体、液体自下而上气体、液体自下而上通过反应器通过反应器第29页/共32页( (一一) ) 流型流型 安静鼓泡区，安静鼓泡区， 湍流鼓泡区，湍流鼓泡区， 活塞流区，活塞流区， 过渡区过渡区第30页/共32页在安静鼓泡