有机催化反应工程 气固相非催化反应课件

气固相非催化反应气固相非催化反应气固相非催化反应应用领域：煤气化矿石的煅烧处理结焦催化剂的再生催化剂的还原与再氧化气固相非催化反应应用领域：气固相非催化反应的特点气固相反应颗粒随时间变化非稳态过程粒度长大：原油在碳粒床中的热裂化变小：煤气化不变：矿石煅烧、木炭的活化气固相非催化反应的特点气固相反应长大：原油在碳粒床中的热裂化气固相非催化反应器在固体连续进料反应中，出口物料由不同RTD、不同x的各种颗粒组成。在反应条件下单颗粒的反应速率在反应器中固体颗粒的RTD平均转化率气固相非催化反应器在固体连续进料反应中，出口物料由不同RTD固体颗粒的转化连续转化模型：颗粒内部无梯度缩核模型：shrinking－coremodel固体颗粒的转化催化剂颗粒内的积炭燃烧SiO2-Al2O3催化剂在高折射率的CCl4溶液中低温中温高温催化剂颗粒内的积炭燃烧SiO2-Al2O3催化剂低温中温高温连续反应模型固体颗粒不变气体g扩散速度快，有利于在颗粒各部位与s参与反应与一级反应相似连续反应模型固体颗粒不变与一级反应相似缩核模型（固粒不变）反应前沿由外表面进入固体内部，留下一层完全转化的惰性固体，称为“灰层”或“产物层”。外扩散灰层扩散反应灰层扩散外扩散缩核模型（固粒不变）反应前沿由外表面进入固体内部，留下一层完缩核模型（固粒不变）反应不可逆，粒子为球型，与粒径相比，反应区的厚度很小气相的浓度均匀固粒为球型固产物F与反应物S密度相同（粒径不随反应变化）反应界面的移动速度相对于g的扩散速度很小缩核模型（固粒不变）反应不可逆，粒子为球型，与粒径相比，反应缩核模型外扩散：g通过边界层扩散（对流扩散）g在产物层扩散（Fick扩散）在rC面上的反应

缩核模型外扩散：g通过边界层扩散（对流扩散）产物层中微元体的物料衡算产物层中微元体的物料衡算单颗粒反应速率单颗粒反应速率表面积体积表面积体积缩核模型Shrinking-CoreModel缩核模型Shrinking-CoreModel气膜扩散控制

总速率=外扩散速率0rCrSCgbCgSCgC气膜扩散控制总速率=外扩散速率0rCrSCgbCgSC气膜扩散控制气膜扩散控制气膜扩散控制粒子完全反应时间转化率气膜扩散控制粒子完全反应时间灰层扩散控制外扩散≥反应＞＞灰层扩散0rCrSCgbCgSCgC反应物g和未反应界面都在向球粒中心移动，但与g的传递速率相比，界面的移动速度要小得多，可看成相对静止灰层扩散控制外扩散≥反应＞＞灰层扩散0rCrSCgbCgSC灰层扩散控制灰层扩散控制灰层扩散控制灰层扩散控制表面反应控制传质速率＞＞反应0rCrSCgbCgSCgC表面反应控制传质速率＞＞反应0rCrSCgbCgSCgC表面反应控制表面反应控制当化学反应和灰层扩散阻力相近时，代表反应速度的总速率常数可用下式表达当化学反应和灰层扩散阻力相近时，代表反应速度的总速率常数变径模型（粒径缩小）灰层脱落不生成固体产物，产物为气体反应控制变径模型（粒径缩小）灰层脱落变径模型（粒径缩小）气膜扩散控制变径模型（粒径缩小）气膜扩散控制总结整体连续反应模型：与rS无关缩核模型总结整体连续反应模型：与rS无关有机催化反应工程气固相非催化反应课件气固相非催化反应气固相非催化反应气固相非催化反应应用领域：煤气化矿石的煅烧处理结焦催化剂的再生催化剂的还原与再氧化气固相非催化反应应用领域：气固相非催化反应的特点气固相反应颗粒随时间变化非稳态过程粒度长大：原油在碳粒床中的热裂化变小：煤气化不变：矿石煅烧、木炭的活化气固相非催化反应的特点气固相反应长大：原油在碳粒床中的热裂化气固相非催化反应器在固体连续进料反应中，出口物料由不同RTD、不同x的各种颗粒组成。在反应条件下单颗粒的反应速率在反应器中固体颗粒的RTD平均转化率气固相非催化反应器在固体连续进料反应中，出口物料由不同RTD固体颗粒的转化连续转化模型：颗粒内部无梯度缩核模型：shrinking－coremodel固体颗粒的转化催化剂颗粒内的积炭燃烧SiO2-Al2O3催化剂在高折射率的CCl4溶液中低温中温高温催化剂颗粒内的积炭燃烧SiO2-Al2O3催化剂低温中温高温连续反应模型固体颗粒不变气体g扩散速度快，有利于在颗粒各部位与s参与反应与一级反应相似连续反应模型固体颗粒不变与一级反应相似缩核模型（固粒不变）反应前沿由外表面进入固体内部，留下一层完全转化的惰性固体，称为“灰层”或“产物层”。外扩散灰层扩散反应灰层扩散外扩散缩核模型（固粒不变）反应前沿由外表面进入固体内部，留下一层完缩核模型（固粒不变）反应不可逆，粒子为球型，与粒径相比，反应区的厚度很小气相的浓度均匀固粒为球型固产物F与反应物S密度相同（粒径不随反应变化）反应界面的移动速度相对于g的扩散速度很小缩核模型（固粒不变）反应不可逆，粒子为球型，与粒径相比，反应缩核模型外扩散：g通过边界层扩散（对流扩散）g在产物层扩散（Fick扩散）在rC面上的反应

缩核模型外扩散：g通过边界层扩散（对流扩散）产物层中微元体的物料衡算产物层中微元体的物料衡算单颗粒反应速率单颗粒反应速率表面积体积表面积体积缩核模型Shrinking-CoreModel缩核模型Shrinking-CoreModel气膜扩散控制

总速率=外扩散速率0rCrSCgbCgSCgC气膜扩散控制总速率=外扩散速率0rCrSCgbCgSC气膜扩散控制气膜扩散控制气膜扩散控制粒子完全反应时间转化率气膜扩散控制粒子完全反应时间灰层扩散控制外扩散≥反应＞＞灰层扩散0rCrSCgbCgSCgC反应物g和未反应界面都在向球粒中心移动，但与g的传递速率相比，界面的移动速度要小得多，可看成相对静止灰层扩散控制外扩散≥反应＞＞灰层扩散0rCrSCgbCgSC灰层扩散控制灰层扩散控制灰层扩散控制灰层扩散控制表面反应控制传质速率＞＞反应0rCrSCgbCgSCgC表面反应控制传质速率＞＞反应0rCrSCgbCgSCgC表面反应控制表面反应控制当化学反应和灰层扩散阻力相近时，代表反应速度的总速率常数可用下式表达当化学反应和灰层扩散阻力相近时，代表反应