化學(xué)反應(yīng)工程 第八章 流－固相非催化反應(yīng)

1、第八章　流－固相非催化反應(yīng),固相顆粒內(nèi)部條件隨時間變化－－非定態(tài)復(fù)雜性：（1）顆粒體積的變化情況（2）反應(yīng)區(qū)域的變化情況（3）粒子大小的均勻情況（4）流－固相之間的流動情況,第一節(jié)　流－固相非催化反應(yīng)的分類及特點,8－1流－固相非催化反應(yīng)的分類一、氣－固相非催化反應(yīng)固→固＋氣　固＋氣→固,8－1流－固相非催化反應(yīng)的分類一、氣－固相非催化反應(yīng)固＋氣→氣固＋氣→固＋氣氣＋氣→固＋氣,第一節(jié)　流－固相非催

2、化反應(yīng)的分類及特點,8－1流－固相非催化反應(yīng)的分類一、氣－固相非催化反應(yīng)固→固＋氣　固＋氣→固固＋氣→氣固＋氣→固＋氣氣＋氣→固＋氣,第一節(jié)　流－固相非催化反應(yīng)的分類及特點,8－1流－固相非催化反應(yīng)的分類二、液－固相非催化反應(yīng)固＋液→固＋氣固＋液→固＋液+ 氣,8－1流－固相非催化反應(yīng)的分類二、液－固相非催化反應(yīng)固＋液→液固＋液→固固＋液→固＋液,第二節(jié)　流固相非催化反應(yīng)模型,8－4收縮未反應(yīng)芯模型

3、shrinking core model兩種情況（1）有新固產(chǎn)物（2）無固體產(chǎn)物,,,8－4收縮未反應(yīng)芯模型,（1）外擴散（2）內(nèi)擴散（3）表面化學(xué)反應(yīng)（4）內(nèi)擴散（流體產(chǎn)物）（5）外擴散（流體產(chǎn)物）無固體產(chǎn)物：無（2）（4）步無流體產(chǎn)物：無（4）（5）步,,,氣相主體氣膜固體產(chǎn)物層反應(yīng)界面收縮未反應(yīng)芯,,,,,,CAS,CAg,CAC,,,,,8－5　整體反應(yīng)模型,兩個階段：第一階段：未形成固體產(chǎn)物層，反應(yīng)

4、區(qū)為整個顆粒第二階段：形成固體產(chǎn)物層，且不斷擴展；與此同時，反應(yīng)區(qū)則不斷縮小,,,,,,,,8－6　有限厚度模型,,,,,8－7　其他模型,微粒模型單孔模型破裂芯模型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

5、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

6、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,單孔模型,,,,,,,單孔模型,,,,

7、,,,單孔模型,,,,,,,單孔模型,,,,,,,單孔模型,,,,,,“閉口”現(xiàn)象和“開口”現(xiàn)象,,,,,,,,,,,,,,,“閉口”現(xiàn)象和“開口”現(xiàn)象,,,,,,,,,,,,,,,8－8宏觀反應(yīng)速率單位時間內(nèi)每個顆粒上流體反應(yīng)物A物質(zhì)量的減少（單位時間內(nèi)每個顆粒上固體反應(yīng)物B物質(zhì)量的減少）,第三節(jié)　粒徑不變時的縮芯模型的總體速率,擬定態(tài)過程：A通過流體膜的外擴散速率，等于通過產(chǎn)物層的內(nèi)擴散速率，等于反應(yīng)界面上的表面反應(yīng)速率，并

8、等于總體反應(yīng)速率,8－8宏觀反應(yīng)速率,一、外擴散速率、內(nèi)擴散速率與表面反應(yīng)速率,一、外擴散速率、內(nèi)擴散速率與表面反應(yīng)速率,二、總體速率的一般計算式首先建立產(chǎn)物層內(nèi)反應(yīng)物A的濃度分布,,,,,,,二、總體速率的一般計算式代入內(nèi)擴散速率方程,二、總體速率的一般計算式然后三式聯(lián)立消元,總體反應(yīng)速率（宏觀動力學(xué)）,非均相反應(yīng)　　　　?。?）氣固相催化反應(yīng)　　　　?。?）氣液反應(yīng)　　　　?。?）氣固相、液固相非催化反應(yīng)　　　　?。?/p>

9、4）氣液固三相反應(yīng),三個層次：反應(yīng)器、顆料、分子,總體反應(yīng)速率（宏觀動力學(xué)）,反應(yīng)的流程（步驟）（1）氣固相催化反應(yīng)：　　 外擴散→內(nèi)擴散、反應(yīng)（2）氣液反應(yīng)： 外擴散→液相擴散、反應(yīng)（3）流固相非催化反應(yīng)（縮芯模型）： 外擴散→內(nèi)擴散→表面反應(yīng),總體反應(yīng)速率（宏觀動力學(xué)）,（1）氣固相催化反應(yīng)反應(yīng)的流程（步驟）：　　 外擴散→內(nèi)擴散、反應(yīng),總體反應(yīng)速率（宏觀動力學(xué)）,（2）氣液反應(yīng)

10、的流程（步驟）　　 外擴散→內(nèi)擴散、反應(yīng),總體反應(yīng)速率（宏觀動力學(xué)）,（3）流固相非催化反應(yīng)（縮芯模型）步驟：外擴散→內(nèi)擴散→表面反應(yīng),三、未反應(yīng)芯半徑與反應(yīng)時間的關(guān)系,四、固相反應(yīng)的B的轉(zhuǎn)化率xB與RC的關(guān)系,五、 xB與反應(yīng)時間的關(guān)系分離變量，并積分下式,五、 xB與反應(yīng)時間的關(guān)系,分離變量，并積分上式,五、 xB與反應(yīng)時間的關(guān)系,8－9　流體滯流膜控制,轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)時間成正比達到某轉(zhuǎn)化率所需時間與RS成正比,“勻速反應(yīng)”

11、,8－9　固體產(chǎn)物層內(nèi)擴散控制,達到某轉(zhuǎn)化率所需時間與RS2成正比,8－9　表面化學(xué)反應(yīng)控制,反應(yīng)時間與（RS-RC)(即產(chǎn)物層厚度）成正比達到某轉(zhuǎn)化率所需時間與RS成正比,“勻速推進”,8－14　宏觀反應(yīng)過程與控制階段的判別,（1）用溫度對總體速率的影響進行判別?！√岣邷囟葎t總體速率改變顯著→反應(yīng)控制（2）用氣速對總體速率的影響進行判別?！√岣邭馑賱t總體速率改變顯著→外擴散控制（3）用反應(yīng)時間分率t/tf與轉(zhuǎn)化率xB的關(guān)系及

12、與未反應(yīng)芯半徑Rc的關(guān)系判別　如果上述關(guān)系呈直線→外擴散、反應(yīng)控制（4）用顆粒大小與反應(yīng)時間的關(guān)系來判別。,8－14　宏觀反應(yīng)過程與控制階段的判別,（1）用溫度對總體速率的影響進行判別。　提高溫度則總體速率改變顯著→反應(yīng)控制,8－14　宏觀反應(yīng)過程與控制階段的判別,（2）用氣速對總體速率的影響進行判別?！√岣邭馑賱t總體速率改變顯著→外擴散控制,8－14　宏觀反應(yīng)過程與控制階段的判別,（3）用反應(yīng)時間分率t/tf與轉(zhuǎn)化率xB的關(guān)系