氣固相催化固定床反應(yīng)器

關(guān)于氣固相催化固定床反應(yīng)器第1頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月基本問題溫度、濃度分布，氣相壓降，轉(zhuǎn)化率及催化劑用量選擇固定床反應(yīng)器的原則－－什么反應(yīng)需要用固定床反應(yīng)器？氣固相催化反應(yīng)首選－－非常普遍如，合成氨、硫酸、合成甲醇、環(huán)氧乙烷乙二醇、苯酐及煉油廠中的鉑重整等。第2頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流體在固定床反應(yīng)器內(nèi)的傳遞特性氣體在催化劑顆粒之間的孔隙中流動(dòng)，較在管內(nèi)流動(dòng)更容易達(dá)到湍流。氣體自上而下流過床層。第3頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月床層空隙率εB：?jiǎn)挝惑w積床層內(nèi)的空隙體積（沒有被催化劑占據(jù)的體積，不含催化劑顆粒內(nèi)的體積）。若不考慮壁效應(yīng)，裝填有均勻顆粒的床層，其空隙率與顆粒大小無關(guān)。第4頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月壁效應(yīng)：靠近壁面處的空隙率比其它部位大。為減少壁效應(yīng)的影響，要求床層直徑至少要大于顆粒直徑的8倍以上。第5頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月顆粒的定型尺寸－－最能代表顆粒性質(zhì)的尺寸為顆粒的當(dāng)量直徑。對(duì)于非球形顆粒，可將其折合成球形顆粒，以當(dāng)量直徑表示。方法有三，體積、外表面積、比表面積。體積：(非球形顆粒折合成同體積的球形顆粒應(yīng)當(dāng)具有的直徑）外表面積：(非球形顆粒折合成相同外表面積的球形顆粒應(yīng)當(dāng)具有的直徑）第6頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月比表面積：(非球形顆粒折合成相同比表面積的球形顆粒應(yīng)當(dāng)具有的直徑）混合粒子的平均直徑：（各不同粒徑的粒子直徑的加權(quán)平均）第7頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月氣體流動(dòng)通過催化劑床層，將產(chǎn)生壓降。壓降計(jì)算通常利用厄根（Ergun）方程：第8頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月可用來計(jì)算床層壓力分布。如果壓降不大，在床層各處物性變化不大，可視為常數(shù)，壓降將呈線性分布（大多數(shù)情況）。第9頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月例6.1在內(nèi)徑為50mm的管內(nèi)裝有4m高的催化劑層，催化劑的粒徑分布如表所示。催化劑為球體，空隙率εB=0.44。在反應(yīng)條件下氣體的密度ρg=2.46kg.m-3，粘度μg=2.3×10-5kg.m-1s-1，氣體的質(zhì)量流速G=6.2kg.m-2s-1。求床層的壓降。第10頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月解：①求顆粒的平均直徑。②計(jì)算修正雷諾數(shù)。第11頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月③計(jì)算床層壓降。第12頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月固定床催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)絕熱型換熱型第13頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月操作方式：絕熱、換熱兩種；操作方式的不同，反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)就不同。操作方式由反應(yīng)的熱效應(yīng)和操作范圍的寬窄及反應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益等決定。從反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、制造及操作考慮，絕熱型比較簡(jiǎn)單。從設(shè)計(jì)上講，基本方程是一樣的。第16頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計(jì)固定床反應(yīng)器的要求：1生產(chǎn)強(qiáng)度盡量大2氣體通過床層阻力小3床層溫度分布合理4運(yùn)行可靠，檢修方便計(jì)算包括三種情況：1設(shè)計(jì)新反應(yīng)器的工藝尺寸2對(duì)現(xiàn)有反應(yīng)器，校核工藝指標(biāo)3對(duì)現(xiàn)有反應(yīng)器，改進(jìn)工藝指標(biāo)，達(dá)到最大生產(chǎn)強(qiáng)度。第17頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月模型化對(duì)于一個(gè)過程，進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，利用數(shù)學(xué)公式進(jìn)行描述，在一定的輸入條件下，預(yù)測(cè)體系輸出的變化。對(duì)同一個(gè)體系，根據(jù)不同的簡(jiǎn)化和假定，可以構(gòu)造不同的模型。不同的簡(jiǎn)化和假定，也決定了模型必然含有一些參數(shù)，以修正模型與實(shí)際體系的差異。根據(jù)不同的簡(jiǎn)化和假定，分為幾種不同層次的模型。第18頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于固定床反應(yīng)器，一般有以下模型：一維擬均相平推流模型一維擬均相帶有軸向返混的模型二維擬均相模型二維非均相模型二維非均相帶有顆粒內(nèi)梯度的模型…………第19頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月一維：參數(shù)只隨軸向位置而變。二維：參數(shù)隨軸向和徑向位置而變。擬均相：流相和固相結(jié)合，視為同一相。非均相：流相和固相分別考慮。平推流：不考慮軸向返混。帶有軸向返混的模型：在平推流模型的基礎(chǔ)上疊加了軸向返混。第20頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月一維擬均相平推流模型質(zhì)量衡算在管式反應(yīng)器中垂直于流動(dòng)方向取一個(gè)微元，以這個(gè)微元對(duì)A組份做物料衡算：dv輸入－輸出=反應(yīng)＋積累FA

FA+dFA(-RA)(1-εB)Aidl0第21頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月整理得：對(duì)照平推流反應(yīng)器模型二者相同第22頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月熱量衡算：（仍然是那塊體積）輸入熱量－輸出熱量+反應(yīng)熱效應(yīng)=與外界的熱交換+積累輸入：Gcp

T

G質(zhì)量流量,cp恒壓熱容輸出：Gcp(T+dT)反應(yīng)熱效應(yīng)：(-RA)(1-εB)(-ΔH)Aidl熱交換：U(T-Tr)πdidldi反應(yīng)器直徑積累：0U:氣流與冷卻介質(zhì)之間的換熱系數(shù)Tr：環(huán)境溫度第23頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月將各式代入，得動(dòng)量衡算：仍然是Ergun方程第24頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月將三個(gè)方程聯(lián)立：邊界條件：L=0,p=p0,xA=xA0,T=T0第25頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月需要注意的問題1從解題的角度看，一般壁溫恒定，實(shí)際情況并非如此。2對(duì)于低壓系統(tǒng)，壓降十分重要。3U不是物性參數(shù)，需實(shí)驗(yàn)確定。4注意u0,u,um

的關(guān)系。5如果多根管子并聯(lián)，體系將自動(dòng)調(diào)節(jié)各管的流量，使壓降相同，此時(shí)各管的處理量不同，轉(zhuǎn)化率不同，造成生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量下降。第26頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月典型模擬結(jié)果第27頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種特殊情況：1等溫：反應(yīng)熱效應(yīng)不大，管徑較小，傳熱很好時(shí)，可近似按等溫計(jì)算。等溫時(shí)，第28頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月2絕熱：若絕熱，則T=Tr，或者認(rèn)為U=0。此時(shí)，將物料衡算式與熱量衡算式合并，可得：λ：絕熱溫升，如果在一定范圍內(nèi)視物性為常數(shù)，λ將不隨x及T變化。則：T－T0=λ(x－x0)溫度與轉(zhuǎn)化率形成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，中，溫度可以由T=T0+λ(x－x0)代替。第29頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月可逆放熱反應(yīng)絕熱反應(yīng)器的最優(yōu)化（以SO2＋1/2O2=SO3為例）xT平衡線等速率線0二氧化硫氧化反應(yīng)T－x圖示意第31頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月二氧化硫氧化反應(yīng)－－氣固相催化反應(yīng)，用于硫酸生產(chǎn)，可逆，強(qiáng)放熱，絕大多數(shù)生產(chǎn)過程采用多段絕熱操作。最優(yōu)化目的：在完成一定生產(chǎn)任務(wù)的條件下，使用的催化劑最少。已知條件：第一段入口和最后一段出口轉(zhuǎn)化率；第一段入口反應(yīng)物濃度，各物性參數(shù)；段與段間采用間接冷卻?？梢愿淖兊膮?shù)：各段的入口溫度；段與段之間的轉(zhuǎn)化率。第32頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月以四段為例：催化劑用量為：（基于擬均相平推流模型）基于某一動(dòng)力學(xué)方程，適當(dāng)選取各段的入口溫度；段與段之間的轉(zhuǎn)化率共7個(gè)（N段為2N－1個(gè)）參數(shù)，使W最小。第33頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月x1in,T1inx1out,T2inx2outT3inx3outT4inx4out第一段第二段第三段第四段第34頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月斜線為段內(nèi)操作線，斜率為1/λ。水平線表示段間為間接冷卻，只是溫度降低，轉(zhuǎn)化率不變。xT0二氧化硫氧化反應(yīng)T－x圖示意在T－x圖上看：第35頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)用最優(yōu)化程序，就可以求得W最小值？可以，但很困難。進(jìn)一步數(shù)學(xué)處理：在任意一段內(nèi)，當(dāng)xin及xout確定之后，應(yīng)選取適當(dāng)?shù)倪M(jìn)口溫度Tin，使催化劑量最小。第36頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月在任意相鄰兩段間：第37頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月

匯總：()()()()()()01,,01,,01,,01442444433333233332222222222111112144332211=??==??==??==??òòòòdxTrrTxrTxrdxTrrTxrTxrdxTrrTxrTxrdxTrrinxxininoutoutinxxininoutoutinxxininoutoutinxxoutinoutinoutinoutin第四段：第三、四段之間：第三段：第二、三段之間：第二段：第一、二段之間：第一段：第38頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月七個(gè)方程，七個(gè)未知數(shù)，可能是唯一解。討論：從T－x圖上看：xT0二氧化硫氧化反應(yīng)T－x圖示意第39頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月例6-3(1)任務(wù)書在管式反應(yīng)器中進(jìn)行的鄰二甲苯催化氧化制鄰苯二甲酸酐是強(qiáng)放熱反應(yīng)過程，催化劑為V2O5，以有催化作用的硅膠為載體?；钚詼囟确秶?10～700K粒徑：dP=3mm堆積密度：ρB=1300kg.m-3

催化劑有效因子：η=0.67催化劑比活性：LR=0.92反應(yīng)器管長(zhǎng)：L=3m第40頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月管內(nèi)徑：dt=25mm管數(shù)：n=2500根由鄰苯二甲酸酐產(chǎn)量推算，原料氣體混合物單管入口質(zhì)量流速:G=9200kg.m-2h-1。烴在進(jìn)入反應(yīng)器之前蒸發(fā)，并與空氣混合。為保持在爆炸極限以外，控制鄰二甲苯的摩爾分?jǐn)?shù)低于1％。操作壓力接近常壓：p=1267kPa。第41頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月原料氣中鄰二甲苯的初摩爾分?jǐn)?shù)：yA0=0.9空氣的初摩爾分?jǐn)?shù)：yB0=99.1混合氣平均相對(duì)分子質(zhì)量：M=30.14kg.kmol-1混合氣平均熱容：cP=1.071kJ.kg-1K-1混合氣入口溫度：640-650K第42頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)反應(yīng)式：宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)：第43頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)設(shè)計(jì)要求按一維擬均相理想流模型分別測(cè)算在絕熱式反應(yīng)器和換熱式反應(yīng)器中的轉(zhuǎn)化率分布、溫度分布，并繪制L-xA-T分布曲線。在換熱條件下，反應(yīng)器管間用熔鹽循環(huán)冷卻，并將熱量傳遞給外部鍋爐。管間熱載體熔鹽溫度范圍630~650K。床層對(duì)流給熱系數(shù)hW=561kJ.m-2h-1K-1顆粒的有效導(dǎo)熱系數(shù)λS=2.80kJ.m-1h-1K-1第44頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月總括給熱系數(shù)

一方面可以進(jìn)行反應(yīng)器設(shè)計(jì)的優(yōu)化（多方案比較）；另一方面可以進(jìn)行反應(yīng)器參數(shù)的靈敏性分析，即通過改變?nèi)缦聟?shù)，考慮測(cè)算結(jié)果的變化。第45頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)計(jì)算方法設(shè)定入口溫度等于管壁溫度，調(diào)用數(shù)值積分程序同時(shí)對(duì)以下兩式進(jìn)行數(shù)值積分。第47頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)計(jì)算結(jié)果根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制xA-l，T-l曲線，如圖。按照設(shè)計(jì)要求改變諸參數(shù)看其影響。第48頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月固定床反應(yīng)器模型評(píng)述一、帶有軸向返混的一維模型非理想模型，當(dāng)平推流模型描述不夠滿意時(shí)采用。修正軸向熱量、質(zhì)量返混帶來的與平推流模型的偏離。物理模型：在擬均相平推流模型上迭加一個(gè)軸向返混，與‘非理想流動(dòng)’中介紹的返混模型相同，但增加熱擴(kuò)散的考慮。第49頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)態(tài)，在dVR體積中對(duì)A組份做物料衡算：輸入輸出反應(yīng)輸入－輸出＝反應(yīng)LdlcA0,FA0,xA0=0,V0cA,FA,xA,VFA,xAFA+dFA,xA+dxAdVR第50頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月將以上三式合并，得：式中，EZ為軸向有效擴(kuò)散系數(shù)。相應(yīng)，在同樣條件下，對(duì)dVR做熱量衡算：第51頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)：散熱：輸入＋放熱＝輸出＋散熱整理得：λZ為軸向有效導(dǎo)熱系數(shù)第52頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月邊值條件：二階常微分方程組，兩點(diǎn)邊值問題。可調(diào)用程序求解第53頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月討論：1軸向擴(kuò)散的引入，可以導(dǎo)致溫度、濃度分布趨于平緩。2許多不確定因素可以歸結(jié)到軸向擴(kuò)散中。3軸向擴(kuò)散可能會(huì)造成多重態(tài)。4軸向擴(kuò)散系數(shù)與軸向?qū)嵯禂?shù)有一定的函數(shù)關(guān)系。5經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)床層厚度大于50倍顆粒直徑時(shí)，軸向熱質(zhì)擴(kuò)散（軸向返混）對(duì)出口轉(zhuǎn)化率所造成的影響可以忽略不計(jì)。第54頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月6軸向擴(kuò)散系數(shù)和軸向?qū)嵯禂?shù)都不是物性參數(shù)。其中都包含了流體和固體顆粒雙重的貢獻(xiàn)。7軸向擴(kuò)散系數(shù)和軸向?qū)嵯禂?shù)需通過實(shí)驗(yàn)求取或參考文獻(xiàn)值及通過經(jīng)驗(yàn)公式求取。第55頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月二、二維擬均相模型二維：軸向和徑向?qū)τ趶较虼嬖谳^大的溫度差、濃度差的反應(yīng)器，一維模型有時(shí)不能滿足要求，需要考慮徑向的溫度濃度分布。與一維模型相比，考慮的因素更多，得到的結(jié)果更復(fù)雜，各有優(yōu)缺點(diǎn)。第56頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月模型假定：1反應(yīng)在圓管式反應(yīng)器中進(jìn)行。2流體在催化劑管內(nèi)為非理想流動(dòng)，存在著軸、徑向的質(zhì)量和熱量擴(kuò)散。3流固相之間沒有溫度、濃度差。4擴(kuò)散遵循Fick擴(kuò)散定律。第57頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月在管式反應(yīng)器中取一微元：drdlRr第58頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月定常態(tài)條件下就環(huán)形微元對(duì)A做物料衡算：第59頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入－輸出=反應(yīng)整理得：第60頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月熱量衡算：第61頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入－輸出＝反應(yīng)與質(zhì)量衡算類似，軸向熱擴(kuò)散項(xiàng)可以忽略：動(dòng)量衡算方程與一維模型相同。第62頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月邊界條件：l=0l=L第63頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月在任意截面上流體的平均溫度濃度第64頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于模型參數(shù)模型參數(shù)是模型的一個(gè)重要組成部分，與模型緊密結(jié)合。模型參數(shù)包含軸徑向有效導(dǎo)熱系數(shù)與擴(kuò)散系數(shù)及流體與管壁之間的給熱系數(shù)。模型參數(shù)的取得，與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)，在具體應(yīng)用時(shí)，要選擇盡可能接近應(yīng)用條件的文獻(xiàn)值。第65頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月徑向溫度分布第66頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月非均相模型考慮到流體與催化劑顆粒之間有較大的溫度差和濃度差，流固相不能當(dāng)成一個(gè)虛擬的均相處理，派生出了非均相模型。如果再考慮到顆粒內(nèi)部的溫度與濃度梯度，又會(huì)產(chǎn)生考慮到粒內(nèi)溫度濃度梯度的模型。第67頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月熱量傳遞熱量傳遞擬均相一維平推流模型熱量傳遞熱量傳遞帶有軸向返混的擬均相一維模型熱質(zhì)傳遞熱量傳遞熱量傳遞擬均相二維模型熱質(zhì)傳遞第68頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月固體相熱量傳遞熱量傳遞二維非均相模型熱質(zhì)傳遞抽象成為熱量傳遞二維非均相模型熱質(zhì)傳遞熱量傳遞流體相第69頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月熱量傳遞考慮顆粒內(nèi)梯度的二維非均相模型熱質(zhì)傳遞熱量傳遞流體相固體相第70頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月模型評(píng)述考慮的因素越多，模型越復(fù)雜，模型參數(shù)就越多，模型參數(shù)的可靠性就越重要。并非模型越復(fù)雜越好。模型復(fù)雜增加了實(shí)驗(yàn)、計(jì)算工作量，增加了出錯(cuò)的概率。以簡(jiǎn)單實(shí)用為好。如返混嚴(yán)重，宜用帶軸向返混的一維模型；徑向溫差大，宜用擬均相二維模型等。非均相模型慎用，非不得已，不用過于復(fù)雜的模型。第71頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第七章氣固相催化反應(yīng)流化床反應(yīng)器第72頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流態(tài)化現(xiàn)象：使微粒固體通過與氣體或液體接觸而轉(zhuǎn)變成類似流體的操作。固體顆粒層與流體接觸的不同類型：流體流速增加固定床初始流態(tài)化散式流態(tài)化聚式流態(tài)化騰涌稀相流態(tài)化液體氣體第73頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第74頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流化床的基本概念當(dāng)通過床層的流體流量較小時(shí)，顆粒受到的升力（浮力與曳力之和）小于顆粒自身重力時(shí)，顆粒在床層內(nèi)靜止不動(dòng)，流體由顆粒之間的空隙通過。此時(shí)床層稱為固定床。隨著流體流量增加，顆粒受到的曳力也隨著增大。若顆粒受到的升力恰好等于自身重量時(shí)，顆粒受力處于平衡狀態(tài)，故顆粒將在床層內(nèi)作上下、左右、前后的激烈運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象被稱為固體的流態(tài)化，整個(gè)床層稱為流化床。第75頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流化床類似液體的性狀輕的物體浮起；表面保持水平；固體顆粒從孔中噴出；床面拉平；床層重量除以截面積等于壓強(qiáng)第76頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第77頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流化床的優(yōu)點(diǎn)1顆粒流動(dòng)類似液體，易于處理，控制；2固體顆粒迅速混合，整個(gè)床層等溫；3顆?？梢栽趦蓚€(gè)流化床之間流動(dòng)、循環(huán)，使大量熱、質(zhì)有可能在床層之間傳遞；4宜于大規(guī)模操作；5氣體和固體之間的熱質(zhì)傳遞較其它方式高；6流化床與床內(nèi)構(gòu)件的給熱系數(shù)大。第78頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流化床的缺點(diǎn)1氣體的流動(dòng)狀態(tài)難以描述，偏離平推流，氣泡使顆粒發(fā)生溝流，接觸效率下降；2顆粒在床層迅速混合，造成停留時(shí)間分布不均勻；3脆性顆粒易粉碎被氣流帶走；4顆粒對(duì)設(shè)備磨損嚴(yán)重；5對(duì)高溫非催化操作，顆粒易于聚集和燒結(jié)。第79頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流化床的工業(yè)應(yīng)用第一次工業(yè)應(yīng)用：1922年FritzWinkler獲德國專利，1926年第一臺(tái)高13米，截面積12平方米的煤氣發(fā)生爐開始運(yùn)轉(zhuǎn)。目前最重要的工業(yè)應(yīng)用：SOD(StandardOilDevelopmentCompany)IV型催化裂化。第80頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月散式流化和聚式流化（1）散式流態(tài)化隨著流體流量的加大，床層內(nèi)空隙率增大，顆粒之間間距加大，而顆粒在床層中分布均勻，流體基本上以平推流形式通過床層，人們稱這種流化形式為散式流態(tài)化。第81頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）聚式流態(tài)化在此類流態(tài)化形式中，床層明顯地分成兩部分。其一是乳化相：固體顆粒被分散于流體中，單位體積內(nèi)顆粒量類似于散式流化床的初始流化狀態(tài)。其二是氣泡相：流體以氣泡形式通過床層。第82頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種流態(tài)化的判別一般認(rèn)為液固流態(tài)化為散式流態(tài)化而氣固之間的流化狀態(tài)多為聚式流態(tài)化。為散式流態(tài)化為聚式流態(tài)化第83頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第84頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月濃相段和稀相段當(dāng)流體通過固體床層的空塔速度值高于初始流化速度但低于逸出速度，顆粒在氣流作用下懸浮于床層中，所形成的流固混合物稱為濃相段。在濃相段上升的氣泡在界面上破裂，氣泡內(nèi)顆粒以及受氣泡挾帶的乳化相中顆粒將被拋向濃相段上方空間。這段空間稱為稀相段或稱分離段。第85頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月顆粒含量床高稀相段濃相段濃相段和稀相段第86頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流態(tài)化的不正?，F(xiàn)象溝流：由于流體分布板設(shè)計(jì)或安裝上存在問題，使流體通過分布板進(jìn)入濃相段形成的不是氣泡而是氣流，稱溝流。溝流造成氣體與乳化相之間接觸減少，傳質(zhì)與反應(yīng)效果明顯變差。節(jié)流（騰涌）第87頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第88頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流化床的工藝計(jì)算1初始流化速度：－－顆粒開始流化時(shí)的氣流速度（氣體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的曳力）＝（床層體積）×（固體顆粒分率）×（顆粒密度），即：第89頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月將上式與固定床壓降方程(Ergun方程)相結(jié)合，可得臨界流化速度計(jì)算式。Ergun方程：與考慮固定床壓降時(shí)的方程對(duì)照：可以看出所作簡(jiǎn)化。第90頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月前一項(xiàng)為粘滯力損失，后一項(xiàng)為動(dòng)能損失。合并兩式并整理：低雷諾數(shù)時(shí)，粘滯力損失占主導(dǎo)，忽略后一項(xiàng)：第91頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月解得：高雷諾數(shù)時(shí)，動(dòng)能損失占主導(dǎo)，忽略前一項(xiàng)：解得：第92頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)中等雷諾數(shù)，兩項(xiàng)都要考慮。計(jì)算出臨界流化速度后要進(jìn)行驗(yàn)算，看雷諾數(shù)是否在適用范圍之內(nèi)。2帶出速度（終端速度）：當(dāng)流體對(duì)顆粒的曳力與顆粒的重量相等，顆粒會(huì)被流體帶走：CD--曳力系數(shù)第93頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于單顆粒，有半經(jīng)驗(yàn)公式：第94頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月以上計(jì)算是針對(duì)一個(gè)顆粒的，在流化床內(nèi)由于顆粒間有相互影響，故逸出速度由此速度值再加以校正而得。uT=FuRe<10時(shí)，F(xiàn)≈1Re>10時(shí)，Re-F見下圖第95頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第96頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月3反應(yīng)器內(nèi)徑的計(jì)算VG：氣流的體積流量m3s-1dT：流化床內(nèi)徑mu：氣流的空塔流速m.s-1可見，流化床的內(nèi)徑取決于氣流的空塔氣速，而流化床的空塔氣速應(yīng)介于初始流化速度（也稱臨界流化速度）與逸出速度之間。即維持流化狀態(tài)的最低氣速與最高氣速之間。第97頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月例8-1計(jì)算萘氧化制苯酐的微球硅膠釩催化劑的起始流化速度和逸出速度已知催化劑粒度分布如下：催化劑顆粒密度ρP=1120kg.m-3氣體密度ρ=1.10kg.m-3氣體粘度μ=0.0302mPa·s第98頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月解1．計(jì)算顆粒平均粒徑根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)篩的規(guī)格，目數(shù)與直徑關(guān)系如下：在兩個(gè)目數(shù)間隔內(nèi)顆粒平均直徑可按幾何平均值計(jì)算，即第99頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月2．計(jì)算起始流化速度（umf）第100頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月3．計(jì)算逸出速度（ut）:設(shè)Rem<2第101頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)核Re值假設(shè)Rem<2合理。由Re=1.3，Re<10可得F=1第102頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月濃相段高度的計(jì)算催化劑在床層中堆積高度稱靜床層高度(L0)。在通入氣體到起始流化時(shí)，床高Lmf≈L0。若繼續(xù)加大氣量，床層內(nèi)產(chǎn)生一定量的氣泡，濃相段床高(Lf)遠(yuǎn)大于靜床層高度。關(guān)于濃相段床高的計(jì)算通常用計(jì)算床層空隙率(εf)來獲得。令床層膨脹比R第103頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月0.2<ReP<11<ReP<200200<ReP<500500<ReP

n=2.39 則Lf=RLmf第104頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月稀相段床高的估算稀相段也稱分離段，主要是用來保證床內(nèi)因氣泡破裂而挾帶固體顆粒重新回到濃相段所需空間。稀相段床高可由化工原理中非均相分離過程計(jì)算而得，也可由下述經(jīng)驗(yàn)方程估算。第105頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月例8-2例8-1中的催化反應(yīng)過程，若操作氣速取12cm.s-1，催化劑裝填高度L0=20cm，氣體流量為122m3h-1，試估算流化床內(nèi)徑以及濃相段、稀相段床高。解1．計(jì)算流化床內(nèi)徑2．計(jì)算流化床濃相段床高第106頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)0.2<ReP<1時(shí)第107頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月3．計(jì)算稀相段床高4．床層總高L=Lf+L2=53.74+131.36=185.1cm第108頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流化床的熱傳遞流化床的熱量傳遞過程大體可分為：固體顆粒之間的熱量傳遞；氣體與固體之間的熱量傳遞；床層與床壁（包括換熱器）之間的熱量傳遞。由于流化床中顆粒處于高度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而固體的導(dǎo)熱系數(shù)較大，因此傳熱速率很快。床層中溫度基本上可以認(rèn)為是一致的。第109頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流化床層與器壁的給熱系數(shù)直到目前為止仍只能通過將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納成準(zhǔn)數(shù)方程而獲得。第110頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流化床層與豎放的換熱器器壁之間給熱系數(shù)計(jì)算式為注意：是有單位的，其單位為s.cm-2床層與橫放的換熱器器壁之間傳熱時(shí)，給熱系數(shù)計(jì)算式為第111頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流化床傳熱小結(jié)水平管的給熱系數(shù)比垂直管低5－15％，因此傾向于使用垂直管。顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)和床高對(duì)給熱系數(shù)影響不大；給熱系數(shù)隨顆粒比熱的增大而增大，隨粒徑的增大而降低；流體的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)給熱系數(shù)hw起最主要的影響，hw與n成正比，n=1/2-2/3。床層直徑的影響難于判定；床內(nèi)管徑小時(shí)給熱系數(shù)大；第112頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月床層中氣泡行為當(dāng)氣體通過床層時(shí)一部分氣體與顆粒之間組成乳化相，其余氣體以氣泡形式通過乳化相。由于氣體上升速度與乳化相速度不同，存在明顯的速度差異，氣泡在上升過程中必然會(huì)挾帶氣泡周圍一定量的乳化相物質(zhì)。氣泡在上升時(shí)其尾部形成負(fù)壓，將吸入部分乳化相物質(zhì)隨其上升，這部分稱尾渦。第113頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月氣泡上升時(shí)氣泡外側(cè)一定厚度的乳化相將隨氣泡一起上升，這部分被稱為氣泡云。尾渦與氣泡云統(tǒng)稱為氣泡暈。第114頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月流化床的鼓泡床模型鼓泡床模型對(duì)流化床運(yùn)動(dòng)形態(tài)作如下簡(jiǎn)化:（1）認(rèn)為床層主體部分氣泡大小均一且均勻分布于床層之中。（2）床層中乳化相處于起始流化狀態(tài)，超過起始流化態(tài)的氣體將以氣泡形式通過床層。第115頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）床層可分為氣泡、氣泡暈及乳化相三部分。在氣泡、氣泡暈和乳化相之間的傳質(zhì)過程是一個(gè)串聯(lián)過程。（4）在時(shí)，進(jìn)入稀相段的氣體只有氣泡破裂而逸出的氣體，故稀相段氣體組成與離開濃相段的氣泡中氣體組成相同。第116頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)過程的估算在流化床的濃相段中，對(duì)氣體中反應(yīng)物A而言，存在如下關(guān)系：第117頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第118頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)此表可得A組分的物料衡算。以單位氣體體積為基準(zhǔn)（總消失量）=（在氣泡中反應(yīng)的量）+（轉(zhuǎn)移到氣泡暈中的量）（轉(zhuǎn)移到氣泡暈中的量）=（在氣泡暈中反應(yīng)掉的量）+（轉(zhuǎn)移到乳化相中的量）（轉(zhuǎn)移到乳化相中的量）=（在乳化相中反應(yīng)掉的量）第119頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月式中是流化床內(nèi)總反應(yīng)速率常數(shù)。對(duì)該方程進(jìn)行積分邊值條件為：第120頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月已知cA0，cAf（或xAf），利用該式可求得濃相段床高Lf，進(jìn)而求出催化劑用量。已知cA0，Lf，可求得氣體的出口濃度cAf（或轉(zhuǎn)化率xAf）。以反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為一級(jí)的反應(yīng)為例：第121頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第122頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月聯(lián)解此方程，消除cAc，cAe整理后可得第123頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月由邊值條件代入若濃相段床高為L(zhǎng)f，則出口氣體濃度及轉(zhuǎn)化率為第124頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月若要求出口轉(zhuǎn)化率為xAf，則需濃相段床高Lf為γb，γc，γe及Kbc，Kce值由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。γb的值在0.001-0.01之間。由于該值較小，對(duì)計(jì)算影響不大。第125頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第126頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月例8-3計(jì)算萘氧化制苯酐的流化床反應(yīng)器氣體出口轉(zhuǎn)化率.已知:1.催化劑：微球硅膠釩催化劑（同例8-1）平均粒徑密度2．氣體性質(zhì)氣體密度氣體粘度擴(kuò)散系數(shù)第127頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月3．流化床特性靜床層高床層直徑空隙率操作氣速4．反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程第128頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月解1．計(jì)算起始流化速度與逸出速度2．計(jì)算操作條件下的空隙率及膨脹比空隙率床層膨脹比濃相段高稀相段高第129頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月3．計(jì)算氣泡上升速度第130頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月4．計(jì)算γb，γc，γe值取γb=0.01查圖，當(dāng)時(shí)，第131頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月代入式中代入第132頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月5．計(jì)算、值第133頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月6．計(jì)算Kr值第134頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月7．計(jì)算出口氣體中萘的轉(zhuǎn)化率第135頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章氣液相反應(yīng)過程與反應(yīng)器第136頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月氣液反應(yīng)過程指一個(gè)反應(yīng)物在氣相，另一個(gè)在液相，氣相反應(yīng)物需進(jìn)入液相才能反應(yīng)；或兩個(gè)反應(yīng)物都在氣相，但需進(jìn)入液相與液相的催化劑接觸才能反應(yīng)。與化學(xué)吸收過程極為相似。概述第137頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月液相：第138頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月積分上式，得：可以據(jù)此計(jì)算反應(yīng)時(shí)間。式中的各參數(shù)由經(jīng)驗(yàn)方程計(jì)算。連續(xù)流動(dòng)鼓泡塔計(jì)算第139頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月上式的關(guān)鍵是YA與-rA的關(guān)系。是氣相組成，而反應(yīng)發(fā)生在液相中。因此涉及到傳遞現(xiàn)象，并且和液相的流型相關(guān)聯(lián)。鼓泡塔中流型復(fù)雜，存在不同的區(qū)域，如安定區(qū)和湍動(dòng)區(qū)。第140頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月氣液反應(yīng)的步驟：氣液相反應(yīng)－－反應(yīng)物和產(chǎn)物至少有一個(gè)存在于液相中，其中典型的是氣體的反應(yīng)吸收。更具有普遍意義：A(g)+B(l)=C(g)其宏觀反應(yīng)歷程為：1A從氣相主體向氣液界面擴(kuò)散；2A在氣液界面處溶解于液相；3溶解于液相的A向液相內(nèi)部擴(kuò)散，在擴(kuò)散的同時(shí)與液相中的B發(fā)生反應(yīng)；第141頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月4液相中的產(chǎn)物C透過液膜擴(kuò)散到氣液界面；5產(chǎn)物C由氣液界面擴(kuò)散到氣相主體?；纠碚摚弘p膜理論與物理吸收的差別在于在液相主體和液膜中存在化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速率的快慢直接影響了吸收的速率。反應(yīng)歷程亦為連串過程，反應(yīng)速率決定了控制步驟的所在。第142頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月物理吸收過程的雙膜理論模型氣液兩相間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)分別存在滯留膜，組份通過在滯留膜中穩(wěn)定的分子擴(kuò)散進(jìn)行傳質(zhì)，傳質(zhì)阻力完全存在于滯留膜中。第143頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)雙膜理論的物理模型，可以寫出：第144頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月因此可以寫成：第145頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)散物A在液膜中的化學(xué)反應(yīng)，使液膜較物理過程的液膜變薄，由變?yōu)椤Ｗ⒁庖耗な橇黧w力學(xué)特性，而變薄的液膜就不單純是流體力學(xué)的概念了。δGδLpApAicAcAiδ'L第146頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月則：第147頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第148頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月氣液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)在液膜內(nèi)取一微元體，在定常態(tài)下，對(duì)A組份作物料衡算（服從Fick擴(kuò)散定律）：第149頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第150頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月模型分析：模型是以存在穩(wěn)定的膜為前提，即：不論氣液相主體如何擾動(dòng)，相界面上滯留膜總是穩(wěn)定存在。隨著氣液相流動(dòng)狀況的不同，氣液膜的厚度不同。強(qiáng)化傳質(zhì)要通過增加擾動(dòng)改變膜厚度實(shí)現(xiàn)。傳質(zhì)與反應(yīng)速率的不同，得到不同的膜內(nèi)濃度分布。第151頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月極慢反應(yīng)傳遞速率遠(yuǎn)比反應(yīng)速率快得多；液相中溶解的A接近其飽和溶解度；化學(xué)反應(yīng)在液相主體中進(jìn)行，反應(yīng)速率代表了A的傳遞速率。第152頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月慢反應(yīng)反應(yīng)在液相主體中進(jìn)行，但速率較傳遞速率為大，液膜中的反應(yīng)可以忽略（即-rA視為0），與物理吸收相同。δGδLpApAicBcAcAi第153頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月中速反應(yīng)反應(yīng)在液相主體與液膜中同時(shí)進(jìn)行：第154頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月令方程轉(zhuǎn)變?yōu)椋旱?55頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月繼續(xù)推導(dǎo)：第156頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月β恒大于1。曲線下凹。八田數(shù)決定了β,γ0,β1

(γ0，chγ1,γ/

th

γ1)δGδLpApAicBcAcAidl第157頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月快速反應(yīng)反應(yīng)僅發(fā)生在液膜區(qū)，組份在液膜區(qū)已全部反應(yīng)掉，在液相主體區(qū)沒有A，因此液相主體中沒有反應(yīng)。第158頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月cBi不一定為0，與中速反應(yīng)的區(qū)別在于cAL為0，即在液相主體中沒有A。δGδLpApAicBLcAi第159頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月瞬時(shí)反應(yīng)過程A與B之間的反應(yīng)進(jìn)行得極快，以致于A與B不能在液相中共存。在液膜區(qū)存在一個(gè)反應(yīng)面，此面上AB的濃度均為0。δGδLpApAicBLcAi反應(yīng)面δR第160頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)面左側(cè)，只有A，沒有B，因此，在此區(qū)域，為純物理擴(kuò)散。反應(yīng)面右側(cè)，只有B，沒有A，因此，在此區(qū)域，亦為純物理擴(kuò)散。第161頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月解之，得：反應(yīng)面的位置：第162頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月β代表了反應(yīng)面的位置，β=1，反應(yīng)面在液膜位置上，β，反應(yīng)面與氣液界面重合。

第163頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月β意味著B在液膜中的擴(kuò)散遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于A組份的擴(kuò)散或B的濃度遠(yuǎn)大于A。在反應(yīng)面與氣液界面重合的情況下，B組份在液相主體中的濃度稱為在氣相A分壓下的臨界濃度。若此時(shí)cBL>cBL臨，液相中將不再有A。第164頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月只要是瞬時(shí)反應(yīng)過程，就存在反應(yīng)面，而反應(yīng)面的位置，取決于AB的濃度和擴(kuò)散速率。反應(yīng)面向相界面移動(dòng)，剛好接觸時(shí)的cBL即為cBL臨。不僅液相主體沒有A，而且連液膜內(nèi)也沒有A。δGδLpApAicBL臨cBLcBLcAi第165頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月氣液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)小結(jié)兩個(gè)重要參數(shù)：化學(xué)增強(qiáng)因子β和八田數(shù)γ。β=f(γ，cAi,cAL),γ=f(k,DALδL)宏觀反應(yīng)速率最終取決于反應(yīng)物A的反應(yīng)特性k，傳遞特性DAL和體系的流體力學(xué)特性δL。強(qiáng)化宏觀反應(yīng)速率需要提高k，DAL，減小δL。當(dāng)然還與氣相傳遞特性有關(guān)。第166頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月γ決定了反應(yīng)是快是慢，是否存在反應(yīng)面，反應(yīng)在何處進(jìn)行。判據(jù)：γ>2屬于瞬間反應(yīng)或快反應(yīng)過程；宜選用停留時(shí)間短的反應(yīng)器，如填料塔。0.02<γ<2為中速反應(yīng)；反應(yīng)大量在液相主體進(jìn)行，宜選用持液量大的反應(yīng)器，如鼓泡塔。γ<0.02屬于慢反應(yīng)。第167頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月氣液反應(yīng)器氣液反應(yīng)器有許多類型，常見的有：第168頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月填料塔式反應(yīng)器計(jì)算反應(yīng)器特點(diǎn)：液體沿填料表面向下流動(dòng)，持液量小；氣液接觸界面近似等于填料表面積；氣液傳質(zhì)過程可以按雙膜理論計(jì)算。適用于瞬間反應(yīng)及快反應(yīng)過程。塔徑計(jì)算：取0.6-0.8倍液泛速度為空塔操作氣速u，V為體積流量。第169頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月填料層高度計(jì)算取塔內(nèi)微元高度dl對(duì)氣相作物料衡算：HF,YA出F,YA進(jìn)L,XA進(jìn)L,XA出dl第170頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月快反應(yīng)及瞬間反應(yīng)cAL=0，微元體內(nèi)的相接觸面積近似為填料面積：σ為填料比表面。氣相中的A分壓用比摩爾分率表示：第171頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月代入前式可得：第172頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月kGA,kLA有經(jīng)驗(yàn)公式可算。氣相視為平推流操作。由于視cAL=0，與液相流型無關(guān)。反應(yīng)級(jí)數(shù)體現(xiàn)在中。因?yàn)槭强焖俜磻?yīng)，傳質(zhì)阻力主要存在于氣膜之中。填料高度的最直接影響因素為摩爾流量、總壓、填料比表面及出入口濃度差。與物理吸收的差別僅在于。如果=1，相當(dāng)于用大量的液體吸收氣相中的A。第173頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月鼓泡塔式反應(yīng)器的計(jì)算液相是連續(xù)相，氣相是分散相。鼓泡塔反應(yīng)器的操作分兩種，連續(xù)與半連續(xù)。所謂半連續(xù)是指液體一次加入，達(dá)到反應(yīng)要求后一次排出，而氣相連續(xù)通過。假定：氣相流動(dòng)為平推流，氣體分壓隨高度呈線性變化。液相在塔內(nèi)為理想混合，物性參數(shù)不變。第174頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月取反應(yīng)器內(nèi)任意橫截面對(duì)氣相進(jìn)行物料衡算：輸入－輸出=反應(yīng)鼓泡塔反應(yīng)器適用于慢反應(yīng)過程，全部反應(yīng)發(fā)生在液相主體。ldlYA出F,YA入第175頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月第九章反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性與參數(shù)靈敏性第176頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023年2月連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器一般按定常態(tài)設(shè)計(jì)，但反應(yīng)器的操作并不總是穩(wěn)定的。流量、濃度、溫度等隨時(shí)都在發(fā)生著變化。本章討論一旦某些操作參數(shù)發(fā)生變化，反應(yīng)器是否還能在接近設(shè)計(jì)條件下操作；這些參數(shù)的變化，是否影響了反應(yīng)器的安全運(yùn)行。第177頁，課件共201頁，創(chuàng)作于2023