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文檔簡介
1、第八章 流-固相非催化反應,固相顆粒內部條件隨時間變化--非定態(tài)復雜性:(1)顆粒體積的變化情況(2)反應區(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-固相非催化反應的分類及特點,8-1流-固相非催化反應的分類一、氣-固相非催化反應固→固+氣 固+氣→固,8-1流-固相非催化反應的分類一、氣-固相非催化反應固+氣→氣固+氣→固+氣氣+氣→固+氣,第一節(jié) 流-固相非催
2、化反應的分類及特點,8-1流-固相非催化反應的分類一、氣-固相非催化反應固→固+氣 固+氣→固固+氣→氣固+氣→固+氣氣+氣→固+氣,第一節(jié) 流-固相非催化反應的分類及特點,8-1流-固相非催化反應的分類二、液-固相非催化反應固+液→固+氣固+液→固+液+ 氣,8-1流-固相非催化反應的分類二、液-固相非催化反應固+液→液固+液→固固+液→固+液,第二節(jié) 流固相非催化反應模型,8-4收縮未反應芯模型
3、shrinking core model兩種情況(1)有新固產物(2)無固體產物,,,8-4收縮未反應芯模型,(1)外擴散(2)內擴散(3)表面化學反應(4)內擴散(流體產物)(5)外擴散(流體產物)無固體產物:無(2)(4)步無流體產物:無(4)(5)步,,,氣相主體氣膜固體產物層反應界面收縮未反應芯,,,,,,CAS,CAg,CAC,,,,,8-5 整體反應模型,兩個階段:第一階段:未形成固體產物層,反應
4、區(qū)為整個顆粒第二階段:形成固體產物層,且不斷擴展;與此同時,反應區(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”現象和“開口”現象,,,,,,,,,,,,,,,“閉口”現象和“開口”現象,,,,,,,,,,,,,,,8-8宏觀反應速率單位時間內每個顆粒上流體反應物A物質量的減少(單位時間內每個顆粒上固體反應物B物質量的減少),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,等于通過產物層的內擴散速率,等于反應界面上的表面反應速率,并
8、等于總體反應速率,8-8宏觀反應速率,一、外擴散速率、內擴散速率與表面反應速率,一、外擴散速率、內擴散速率與表面反應速率,二、總體速率的一般計算式首先建立產物層內反應物A的濃度分布,,,,,,,二、總體速率的一般計算式代入內擴散速率方程,二、總體速率的一般計算式然后三式聯立消元,總體反應速率(宏觀動力學),非均相反應 ?。?)氣固相催化反應 (2)氣液反應 ?。?)氣固相、液固相非催化反應 (
9、4)氣液固三相反應,三個層次:反應器、顆料、分子,總體反應速率(宏觀動力學),反應的流程(步驟)(1)氣固相催化反應: 外擴散→內擴散、反應(2)氣液反應: 外擴散→液相擴散、反應(3)流固相非催化反應(縮芯模型): 外擴散→內擴散→表面反應,總體反應速率(宏觀動力學),(1)氣固相催化反應反應的流程(步驟): 外擴散→內擴散、反應,總體反應速率(宏觀動力學),(2)氣液反應
10、的流程(步驟) 外擴散→內擴散、反應,總體反應速率(宏觀動力學),(3)流固相非催化反應(縮芯模型)步驟:外擴散→內擴散→表面反應,三、未反應芯半徑與反應時間的關系,四、固相反應的B的轉化率xB與RC的關系,五、 xB與反應時間的關系分離變量,并積分下式,五、 xB與反應時間的關系,分離變量,并積分上式,五、 xB與反應時間的關系,8-9 流體滯流膜控制,轉化率與反應時間成正比達到某轉化率所需時間與RS成正比,“勻速反應”
11、,8-9 固體產物層內擴散控制,達到某轉化率所需時間與RS2成正比,8-9 表面化學反應控制,反應時間與(RS-RC)(即產物層厚度)成正比達到某轉化率所需時間與RS成正比,“勻速推進”,8-14 宏觀反應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)用反應時間分率t/tf與轉化率xB的關系及
12、與未反應芯半徑Rc的關系判別 如果上述關系呈直線→外擴散、反應控制(4)用顆粒大小與反應時間的關系來判別。,8-14 宏觀反應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→反應控制,8-14 宏觀反應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 宏觀反應過程與控制階段的判別,(3)用反應時間分率t/tf與轉化率xB的關系
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