化学反应工程第七章

1、7 71 1流固相非催化反应的分类流固相非催化反应的分类1.1.气固相非催化反应气固相非催化反应固固固气固气固气固气固固3232322CaCOCaO+CO2NaHCONa COH O+CO7 71 1流固相非催化反应的分类流固相非催化反应的分类1.气固相非催化反应气固相非催化反应固气固气气气固气固气固气固气气气气气固气固气2222C+OCOC+H OCO+H22232224FeS +11O2Fe O +8SOZnOH SZnSH O42222TiClOTiOCl71流固相非催化反应的分类流固相非催化反应的分类n2. .液固相非催化反应液固相非催化反应n固固+ +液液固气固气n固固+ +液液固液

2、固液+ +气气n固固+ +液液气气n固固+ +液液固固n固固+ +液液固液固液2.液液固相非催化反应固相非催化反应固液固液固气固气固液固液固液固液+ 气气 54 324242342()510523Ca F POH SOH OCaSOH OH POHF54 324224 2242()733()72Ca F POH SOH OCa H POH OCaSOHF324242UOH SOUO SOH O32444222FeTiOH SOTiOSOFeSOH O322232222242()ZnSFeClZnClFeClSMgO B ONaBOMg OH二、液固相非催化反应的特点二、液固相非催化反应的特点（

3、1）反应类型多）反应类型多（2）固相物料复杂）固相物料复杂（3）反应器形式多）反应器形式多（4）固体颗粒转化率高）固体颗粒转化率高（5）气）气-固相反应的反应温度高固相反应的反应温度高( )( )( )( )A fbB sfF fsS sCASCAgCAC7 72 2（三）有限厚度模型（三）有限厚度模型()( )()( )AfbB sfFfsS s( )( )( )( )A fbB sfF fsS s1.外扩散速率、内扩散速率与表面反应速率CASCAgCAC1.外扩散速率、内扩散速率与表面反应速率其中Deff为有效扩散系数222214()14414CSCABS GAgASABAAeffCeff

4、RR RR RABCACdndnR k CCdtb dtdndndCdCR DR Ddtb dtdRdRdndnR kCdtb dt 2.总体速率的一般计算式首先建立产物层内反应物A的浓度分布，定态下无积累在R=Rc处微分得222440AAeffeffRR dRAeffdCdCR DR DdRdRdCdR DdRdRASSAACCCRRCCRR1/1/CAACAACCSRRCCCCRR(1/)CASACAR RCCSCCdCdRRRR2.总体速率的一般计算式代入内扩散速率方程由式2214()1414ABSGAgASASACABSCeffSCABCACdndnR kCCdtb dtCCdndnR

5、 R Ddtb dtRRdndnR kCdtb dt 2144CSASACABAeffSCeffRR RSCCCdndndCRDRR Ddtb dtdRRR 221/ 4() / 41/ 4AgASASGASACASCSCeffACACCCdndtR kCCdndtRRR R DCdndtR k22222212221441/44()/()/()()14CSAgAsABAseffSRR RASACAcSsscseffcscscSSAgseffccCCdndndCR DRdtb dtdRkGCCCRR RR RD RRkRRRRR CRkGD RR k 234114()3BCCABBCBBR dR

6、dndndRdtb dtb dt MbMdt2211444AgASCSGSCeffCCdnRRdtR kR R DR k222/()11BAgBCCSCCSSGSeffbM CdRRRRRRdtR kRDk33344333431SBCBCBSBSRRRxRR 222/()11BAgBCCSCCSSGSeffbM CdRRRRRRdtR kRDk2220()11CStRCSCCSBCRBAgSGSeffRRRRRdtdRbM CR kRDk 当颗粒完全反应时：当颗粒完全反应时：RC=0，xB=1，此时得，此时得3231 11111 32136BSCSCCCBAgGSeffSSSRRRRRRtbM

7、 CkRDRRkR2/31/31 1111 3 12 11136BSsBBBBBAgGeffRRtxxxxbM CkDk二、流体滞流膜扩散控制二、流体滞流膜扩散控制214()ABSGAgASdndnR kCCdtb dt 234114()3BCCABBCBBR dRdndndRdtb dtb dt MbMdt 13SBSCBGAgSRRtbM k CR3BSfBGAgRtbM k C31CBfSRtxtR CASCAgCAC三、固体产物层内扩散控制三、固体产物层内扩散控制14ASACABSCeffSCCCdndnR R Ddtb dtRR 234114()3BCCABBCBBR dRdndnd

8、Rdtb dtb dt MbMdt 23222/3132613 12 16BSCCBeffAgSSBSBBBeffAgRRRtbM D CRRRxxbM D C 26BSfeffBAgRtD bM Cawegearft 6BsfeffBAgRtD bM C6BsfeffBAgRtD bM C232/31 321 3 12 1CCBBfSSRRtxxtRR四、化学反应控制四、化学反应控制 流体反应物流速很高，固相产物层流体反应物流速很高，固相产物层（或惰性残留物层）孔隙率很大，相对来说化学（或惰性残留物层）孔隙率很大，相对来说化学反应的阻力比其他步骤大，联立式子反应的阻力比其他步骤大，联立式子n变变换，积分得换，积分得2234114)134(ABCBC