化学反应工程（ 第三版） 教学课件 作者 陈甘棠 主编 第八章 多流体相的反应过程.pptVIP

尚辅网 尚辅网 尚辅网 8.7.1 浆态反应器内的传质 在定常态下，速率方程可以写成： 从式(8-133)消去 和 可得 如果气泡和颗粒都是球状，直径为 和 ，则 尚辅网 将公式(8-135)、式(8-136)代入式(8-134)，可得： 当总反应速率取决于从液体到催化剂的传质速率。式(8-133)可简化为： 当催化剂用量较大，总反应速率取决于吸收速率。此时，式（8-137）成为： 8.7.1 浆态反应器内的传质 尚辅网 （１）静止单个球形颗粒在大容积静止流体中的传质 积分可得 当 时， ，故 （２）流动流体和单个固体颗粒间的传质 一般可用下式估算 值（对气固相间）： 8.7.2 液固间的传质 尚辅网 对液固相间， 以上公式的适用范围为 。 （３）用 数关联流动流体和固体颗粒间的传质 8.7.2 液固间的传质 当 时， 当 时， 当 时， 尚辅网 （４）用颗粒沉降速度取代后的 数作关联 对小球沉降一般用斯托克斯定律： 相应的 数即在自由沉降时的 数，故 对 ，即低沉降速度时，应该用公式（8-143）计算得 ，再结合图8-22查得 值。 对 ，可采用图8-22右上角的虚直线公式，即式（8-140） 8.7.2 液固间的传质 尚辅网 （５）用颗粒直径及 作关联 8.7.2 液固间的传质 尚辅网 （６）搅拌作用 （７）用搅拌功率关联 8.7.2 液固间的传质 尚辅网 对直径小于2.5mm的小气泡，其性能如同硬球模型。气液界面的液膜传质系数可以采用小的固体球同样的关联式。大气泡的传质系数略为大些，因为气泡有内循环，并且通过液体时要变形。对 可用公式（8-109）或用下式： 8.7.3 气泡与液相间的传质 尚辅网 在浆态反应器内，扩散阻力对复杂反应的选择性有明显的影响。例如在悬浮有镍催化剂的脂肪油中的加氢反应，由于对这个加氢反应要求尽可能避免生成饱和的硬脂酸，需采用较低的氢分压、低的搅拌强度、高的催化剂浓度和较高的反应温度使处于氢扩散控制下。但是，如果溶解在液相中氢的浓度过稀，吸附到催化剂表面上的氢浓度不足，使“部分加氢”的产物在催化剂表面上聚合，以致使催化剂失活。这就要求较高的氢浓度、较高的氢分压、较低的反应温度、低的催化剂浓度。总之，选择催化剂浓度和操作条件有一个最优化问题。 8.7.4 浆态反应器内的选择性 尚辅网 Thank you 尚辅网 工业上鼓泡反应器内的气泡浮升速度一般可用下式计算： （３）气含率 可从测量静液层高 和通气时液层高度H算出： 可作为空塔气速和实际气速的联系： 8.4.1 鼓泡塔的流体力学 尚辅网 对单位高度床层的平均停留时间 为 气泡在整个鼓泡液层中的平均停留时间为 液体空床流速和实际流速间的关系为 结合以上三式可得 8.4.1 鼓泡塔的流体力学 尚辅网 在湍动区， 和 可用图8-9和图8-10查得。 8.4.1 鼓泡塔的流体力学 尚辅网 对空气-水系统 对其他物料 另外一种广泛适用的关联式为 （４）比相界面积 8.4.1 鼓泡塔的流体力学 尚辅网 这一简化公式适用于 （５）鼓泡塔床层高度和返混 鼓泡床内的返混，气相部分和液相部分情况各异。 8.4.1 鼓泡塔的流体力学 尚辅网 （１）鼓泡塔内的传热　通常采用三种热交换方式： ①采用夹套、蛇管或列管式冷却器； ②采用液体循环外冷却器； ③利用溶剂、反应物或产物的汽化带走热量。 8.4.2 鼓泡塔内的传热和传质 尚辅网 8.4.2 鼓泡塔内的传热和传质 对其他液体可引入 数进行修正： 也可用传热因子 的关联式进行计算： 对完全湍动区 或泡沫较多的情况，可采用公式： 尚辅网 8.4.2 鼓泡塔内的传热和传质 （２）鼓泡塔内的传质 鼓泡塔内的传质过程，一般属液膜控制。此时，单位床层体积内的传质速率为： ①在安静区，对单个小气泡 对于一般气泡，其大小为： ，气泡在上升过程中变形摇动，传质较快，则： 尚辅网 8.4.2 鼓泡塔内的传热和传质 ②在湍动区操作时 尚辅网 8.4.3 鼓泡反应器的数学模型和设计 尚辅网 （１）计算反应时间t 物料Ｂ的浓度从 降到 所需时间为 上式可积分为 当 ， 当 ， 8.4.3 鼓泡反应器的数学模型和设计 尚辅网 当