第六章 多相系统中的化学反应与传递现象.pptVIP

第六章多相系统中的化学反应与传递现象 ? 球形催化剂 整理，并忽略dr2项，得， 4. 内外扩散都有影响时的有效因子 4. 内外扩散都有影响时的有效因子 ? 间歇反应器 ? 工业反应器 扩散干扰下的动力学假象 * * 本章内容 多相催化反应过程步骤 流体与催化剂颗粒外表面间的传质与传热 ? 外扩散对多相催化反应的影响 ? 多孔催化剂中的扩散与反应 ? 多相催化反应过程中扩散影响的判定 ? 扩散干扰下的动力学假象 多相催化反应过程步骤 1. 固体催化剂的宏观结构和性质 ? 孔容：单位质量催化剂颗粒所具有的孔体积。实测方法有压贡仪法（＞100×10－10m）、气体吸附法（＜10nm）和四氯化碳法（总孔容）等。 ? 平均孔半径： ? 比表面积 ：单位质量催化剂颗粒所具有的表面积。与催化剂的孔道尺寸有关。BET法和色谱法是常用的测定方法。 多相催化反应过程步骤 1. 固体催化剂的宏观结构和性质 ? 孔隙率： ? 形状系数（球形度，圆球度）： ? 催化剂颗粒粒度的表示方法：以筛分或当量直径表示 A B ⑴ ⑹ ⑵ ⑺ ⑶ ⑷ ⑸ cAG cAS 多相催化反应过程步骤 流体与催化剂外表面间的传质与传热 1. 基本方程： 2. 传递系数 流体与催化剂外表面间的传质与传热 对固定床 外扩散对多相催化反应的影响 1. 外扩散有效因子??X的定义： 即： 一级不可逆反应 外扩散对多相催化反应的影响 1. 外扩散有效因子??X的定义： ? 平行反应 外扩散无影响时的瞬时选择性 外扩散有影响时的瞬时选择性 外扩散对多相催化反应的影响 2. 外扩散对复合反应选择性的影响 ? 连串反应 外扩散无影响时的瞬时选择性 外扩散有影响时的瞬时选择性 外扩散对多相催化反应的影响 2. 外扩散对复合反应选择性的影响 ? ? 得外扩散有影响时的瞬时选择性: 又： 推导外扩散有影响时的瞬时选择性 ? 1. 反应物的浓度分布 距离 0 cA cAG cAS cAC RP 多孔催化剂中的扩散与反应 2. 颗粒内反应物浓度分布方程的推导 ? 薄片催化剂 dZ Z cA - dcA cA 2L A A 多孔催化剂中的扩散与反应 基本假设： ? 催化剂颗粒等温； ? 孔隙结构均匀，各向同性； ? 厚度远比长度和宽度小，即反应物A从颗粒外表面向内表面的扩散可按一维扩散问题处理。 单位时间扩散进入A量 – 单位时间扩散出的A量 = 单位时间反应的A量 多孔催化剂中的扩散与反应 ? 薄片催化剂 a：扩散面积 kp: 按催化剂体积计 dZ Z cA - dcA cA 2L A A 2. 颗粒内反应物浓度分布方程的推导 多孔催化剂中的扩散与反应 3. 内扩散有效因子 对一级不可可逆反应 薄片催化剂 R dr r 多孔催化剂中的扩散与反应 3. 内扩散有效因子 多孔催化剂中的扩散与反应 3. 内扩散有效因子 ? 球形催化剂 比较 薄片催化剂 ? 圆柱催化剂 3. 内扩散有效因子 多孔催化剂中的扩散与反应 特别注意： 多孔催化剂中的扩散与反应 3. 内扩散有效因子 ? 一级可逆反应结果如何？？ 球形催化剂 多孔催化剂中的扩散与反应 对薄片催化剂 多孔催化剂中的扩散与反应 表示外扩散与内扩散阻力的相对大小 多相催化反应过程中扩散影响的判定 ? 连续流动反应器 G G0 XA 在T、cA0、?不变的条件下改变G 当G≥G0, 外扩散无影响 1. 外扩散影响的判定 r. p. m 0 XA 搅拌速度 当rpm≥rpm0 ,外扩散无影响 1. 外扩散影响的判定 多相催化反应过程中扩散影响的判定 浓差判据 温差判据 1. 外扩散影响的判定 多相催化反应过程中扩散影响的判定 Rp XA RC 当Rp≤RC,内扩散无影响 2. 内扩散影响的判定 多相催化反应过程中扩散影响的判定 ? 一级不可逆反应 ? 非一级反应 2. 内扩散影响的判定 多相催化反应过程中扩散影响的判定 R1＜R2＜R3 (1/T)×103 R1 R2 R3 * *