化学反应工程第十次课.ppt

* 第7章 小结 流态化技术的优点： 传热效能高，而且床内温度易于维持均匀； 大量固体粒子可方便往来输送； 由于粒子细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的效能。 流化床的缺点，如： 气流状况不均，不少气体以气泡状态经过床层，气－固两相接触不够有效，在要求达到高转化率时，这种状况更为不利； 粒子运动基本上是全混式，停留时间不一； 粒子的摩损和带出会造成催化剂的损失，而且要设置旋风分离器等粒子回收系统。 流态化：固体粒子像流体一样进行流动的现象。 两个特征流速： 1、临界流化速度（umf）：即所谓的最小流化速度，是指刚刚能够使粒子流化起来的气体空床流速。它可以用测定床层压降的方法来确定。 2、带出速度（ut）：当气速增大到某一值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等，则粒子变会被气流所带走。粒子的带出速度等于自由沉降速度。 气泡的行为 一般认为除部分气体以临界流化速度流经粒子之间的空隙外，其余的气体都以气泡状态通过床层，因此，常把气泡与气泡以外的密相床部分分别称作气泡相与乳相。 气泡在上升途中，因聚并和膨胀而增大，同时不断与乳相间进得着质量交换，所以气泡不仅是床层运动的动力，而且是收授物质的储存库，它的行为是影响反应结果的一个决定因素。 气泡相包括：气泡、尾涡和气泡云三个部分，尾涡和气泡去合称气泡晕。气泡中几乎不含粒子，气泡晕中的粒子含量和乳相相同。 尾涡 气泡云 气泡 乳相 气体 粒子 气体穿过气泡形成环流 乳相是指气泡外面的那部分床层，包括固体颗粒和在颗粒间渗流的气体。乳相是反应进行的区域，其动态特性，对反应有重大的影响。 第8章 多流体相的反应过程 8.1 理论简述 8.2 伴有不可逆与可逆反应的传质 8.3 填料塔 8.4 鼓泡塔 8.5 搅拌鼓泡釜 8.6 液液相反应过程 8.7 浆态反应器 多体流相反应过程：在两个或两个以上相态的反应系统中进行的反应过程； 除了前面介绍的气－固相反应外，常见的还有有气－液、液－液和气－液－固相等反应过程，其中气－液相反应过程非常重要； 气－液相反应主要应用于两个方面：（1）气体的净化，（2）制取某种化学品； 液－液相反应在工业上也是常见的，比如有机物的硝化与磺化。 8.1 理论简述 研究气－液相反应，首先要了解气液相间的传质问题。气液传质理论主要有：双膜理论、溶质渗入理论和表面更新理论。其中双膜理论应用最广。 （1）双膜理论：根据双膜模型导出，把气－液两相间的传质按定态扩散来处理。 基本假设： a、在气液两相流的相界面处存在气膜和液膜； b、传质阻力完全集中在气膜和液膜内，气（液）相主体中不存在传质阻力； c、组分是通过稳定的分子扩散过程进行传质；（费克定律） d、在气液相界面处，A组分瞬间达到平衡。（享利定律） 气膜 液膜 气相主体 液相主体 双膜模型组分A传质示意图 相界面 气膜 液膜 气相主体 液相主体 （2）溶质渗透理论和表面更新理论 双膜理论认为相间传质是定态过程；而溶质更新理论和表面更新理论认为相间传质是非定态过程，因此在机理上更接近于实际过程。但是按这三个理论计算所得的结果十分接近，而且双膜理论具有概念简明、易于数学处理等优点，所以，当与化学反应结合时，双膜理论更适宜。 第8章 多流体相的反应过程 8.1 理论简述 8.2 伴有不可逆与可逆反应的传质 8.3 填料塔 8.4 鼓泡塔 8.5 搅拌鼓泡釜 8.6 液液相反应过程 8.7 浆态反应器 8.2 伴有不可逆与可逆反应的传质 气膜 液膜 反应面 相界面 相界面＝反应面 相界面 气膜 液膜 相界面 气膜 液膜 相界面 气膜 液膜 相界面 反应区 气膜 液膜 相界面 反应区 气膜 液膜 相界面 气－液非均相系统中的几个重要参数 气－液反应速率的实验测定 要测定气－液反应在液相内的真实反应速率前，必须排除气相和液相中的扩散阻力，使反应在动力学范围内进行； 采用加大搅拌速度或者加大气量的方法来排除传质阻力，当转速或气量超过某一临界值后，反应速率不再增加，这时可认为传质阻力已经被排除了； 反应速率测定装置可以是半连续的或者连续操作的反应器； 测定反应速率的目的在于确定控制步骤，并且得出反应速率方程，同时选择合适的反应器。 气－液反应器型式的选择 气－液相反应器的型式和结构多种多样，但概括起来，主要是塔式（填料塔、板式塔、鼓泡塔）和搅拌釜两大类。一个适宜的反应器应具有生产能力大，产品收率高和操作稳定等优点。 填料塔 适用于瞬间反应和快速反应过程。 喷淋塔 适用于生成固体产物的反应过程。 板式塔 适用于中速及慢反应，且根