单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,气固相非催化反应,气固相非催化反应,气固相非催化反应,应用领域：,煤气化,矿石的煅烧处理,结焦催化剂的再生,催化剂的还原与再氧化,气固相非催化反应应用领域：,气固相非催化反应的特点,气固相反应,颗粒随时间变化 非稳态过程,粒度,长大：原油在碳粒床中的热裂化,变小：煤气化,不变：矿石煅烧、木炭的活化,气固相非催化反应的特点气固相反应长大：原油在碳粒床中的热裂化,气固相非催化反应器,在固体连续进料反应中，出口物料由不同,RTD,、不同,x,的各种颗粒组成。,在反应条件下单颗粒的反应速率,在反应器中固体颗粒的,RTD,平均转化率,气固相非催化反应器在固体连续进料反应中，出口物料由不同RTD,固体颗粒的转化,连续转化模型：颗粒内部无梯度,缩核模型：,shrinking,core model,固体颗粒的转化,催化剂颗粒内的积炭燃烧,SiO,2,-Al,2,O,3,催化剂,在高折射率的,CCl,4,溶液中,低温,中温,高温,催化剂颗粒内的积炭燃烧SiO2-Al2O3催化剂低温中温高温,连续反应模型,固体颗粒不变,气体,g,扩散速度快，有利于在颗粒各部位与,s,参与反应,与一级反应相似,连续反应模型固体颗粒不变与一级反应相似,缩核模型（固粒不变）,反应前沿由外表面进入固体内部，留下一层完全转化的惰性固体，称为,“,灰层,”,或,“,产物层,”,。,外扩散 灰层扩散 反应 灰层扩散 外扩散,缩核模型（固粒不变）反应前沿由外表面进入固体内部，留下一层完,缩核模型（固粒不变）,反应不可逆，粒子为球型，与粒径相比，反应区的厚度很小,气相的浓度均匀,固粒为球型,固产物,F,与反应物,S,密度相同（粒径不随反应变化）,反应界面的移动速度相对于,g,的扩散速度很小,缩核模型（固粒不变）反应不可逆，粒子为球型，与粒径相比，反应,缩核模型,外扩散：,g,通过边界层扩散（对流扩散）,g,在产物层扩散（,Fick,扩散）,在,r,C,面上的反应,缩核模型外扩散：g通过边界层扩散（对流扩散）,产物层中微元体的物料衡算,产物层中微元体的物料衡算,单颗粒反应速率,单颗粒反应速率,表面积 体积,表面积 体积,缩核模型,Shrinking-Core Model,缩核模型 Shrinking-Core Model,气膜扩散控制,总速率,=,外扩散速率,0,r,C,r,S,C,gb,C,gS,C,gC,气膜扩散控制 总速率=外扩散速率0rCrSCgbCgSC,气膜扩散控制,气膜扩散控制,气膜扩散控制,粒子完全反应时间,转化率,气膜扩散控制粒子完全反应时间,灰层扩散控制,外扩散反应灰层扩散,0,r,C,r,S,C,gb,C,gS,C,gC,反应物,g,和未反应界面都在向球粒中心移动，但与,g,的传递速率相比，界面的移动速度要小得多，可看成相对静止,灰层扩散控制外扩散反应灰层扩散0rCrSCgbCgSC,灰层扩散控制,灰层扩散控制,灰层扩散控制,灰层扩散控制,表面反应控制,传质速率反应,0,r,C,r,S,C,gb,C,gS,C,gC,表面反应控制传质速率反应0rCrSCgbCgSCgC,表面反应控制,表面反应控制,当化学反应和灰层扩散阻力相近时，代表反应速度的总速率常数 可用下式表达,当化学反应和灰层扩散阻力相近时，代表反应速度的总速率常数,变径模型（粒径缩小）,灰层脱落,不生成固体产物，产物为气体,反应控制,变径模型（粒径缩小）灰层脱落,变径模型（粒径缩小）,气膜扩散控制,变径模型（粒径缩小）气膜扩散控制,总结,整体连续反应模型：与,r,S,无关,缩核模型,总结整体连续反应模型：与rS无关,有机催化反应工程-气固相非催化反应课件,