天津大学反应工程课件第六章课件.pptVIP

6.1 多相催化反应过程步骤 一级不可逆反应 非一级反应 单一粒径时内扩散消除的的判定 内扩散消除时 * * 第六章 多相系统中的化学 反应与传递现象 天津大学化工学院 反应工程教学组 1. 基本概念 孔容，总孔容，孔容分布，孔径分布，平均孔径 空隙率，形状系数（圆球度），比表面 2. 过程步骤 A （g） B（g） A B ⑴ ⑹ ⑵ ⑺ ⑶ ⑷ ⑸ cAG cAS 外扩散 内扩散 表面反应 1. 基本 方程 6.2流体与催化剂外表面间的传质与传热 2. 传递 系数 固定床 传热与传质类比原理 3. 流体与颗粒外表面得温度差与浓度差 P163 例6.2，催化剂表面温度和浓度的计算。 外扩散有效因子??X定义 4. 外扩散对多相催化反应的影响 单一反应，一级不可逆 复合反应 1. 平行反应 外扩散无影响 外扩散有影响 2. 连串反应（一级不可逆） 外扩散 无影响 外扩散 有影响 6.3 气体在多孔介质中的扩散 1. 孔扩散（正常扩散） 2. 努森扩散 3.复合扩散 P168, 例6.4 有效扩散系数的计算 反应物 浓度分布 0 cA CAG CAS CAC RP 6.4 多孔催化剂中的扩散与反应 浓度分布 方程的推导 薄片 催化剂 dZ Z cA - dcA cA A A O 1.反应扩散方程的建立(一级反应) 单位时间A 扩散进入量 单位时间A 扩散出的量 单位时间 A反应量 a：扩散面积 kp： 按催化剂 体积计 2.内扩散有效因子 R dr r 球形催化剂 忽略(dr)2项 圆柱 薄片 圆球 例6.5 6.6 3.非一级反应内扩散有效因子 薄片 催化剂 内扩散影响可以忽略时 P174,例6.7 非一级反应内扩散有效因子得计算 4.内外扩散都有影响时的有效因子 薄片催化剂 外扩散与内扩散 阻力的相对大小 反应速率与外 扩散速率之比 表面反应速率与 内扩散速率之比 6.5 内扩散对复合反应选择性的影响 1. 平行反应 2. 连串反应 结论：内扩散存在时，连串反应中间产物仍然存在最 大收率，但此时的最大收率低于无内扩散影响时的收 率，且随内扩散影响增大而降低。（P177，图6.7） 6.6 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，外扩散无影响 G G0 XA 在T、cA0、?不变的条件下改变G 1. 外扩散影响的判定 Ns≥Ns1,外扩散无影响 ●间歇反应器 XA Ns Ns1 同一催化剂，反应温度越高，消除外扩散所需的流体质量流速越大； 同一反应，所用催化剂活性越好，消除外扩散所需的流体质量流速越大； 工业 反应器 浓差判据 温差判据 2. 内扩散影响的判定 内扩散影响严重时 内扩散无影响时 Rp≤RC,内扩散无影响 Rp XA RC *