催化反應(yīng)工程（華東理工大學(xué)） 第十九課氣-液-固三相反應(yīng)器

第十九課氣—液—固三相反響器第七章氣—液—固三相反響器§1氣—液—固三相反響氣—液—固三相催化反響,固相為催化劑.1)固定床氣—液—固反響器涓流床反響器不同的流向a)機(jī)械攪拌式反響器b)鼓泡反響器c)三相流化床反響器d)三相攜帶床e)內(nèi)環(huán)流反響器催化反響工程2)懸浮床氣—液—固反響器催化反響工程三相床中顆粒催化劑上反響過程為1)氣相反響物從氣相主體擴(kuò)散到氣—液界面的傳遞過程;2)氣相反響物從氣—液界面擴(kuò)散到液相主體的傳遞過程;3)氣相反響物從液相主體擴(kuò)散到顆粒外外表的傳質(zhì)過程;4)顆粒催化劑內(nèi)同時(shí)進(jìn)行反響和內(nèi)擴(kuò)散的宏觀反響過程;5)產(chǎn)物從催化劑顆粒外外表擴(kuò)散到液相主體的傳質(zhì)過程;6)產(chǎn)物從液相主體擴(kuò)散到氣—液界面的傳質(zhì)過程;7)產(chǎn)物從氣—液界面擴(kuò)散到氣相主體的傳質(zhì)過程;催化反響工程以反響物A表示二宏觀反響速率rA,g催化反響工程氣膜傳質(zhì)分系數(shù)，m/h液膜傳質(zhì)分系數(shù)，m/h氣液相平衡液固界面液膜傳質(zhì)分系數(shù)，m/h本征反應(yīng)速率常數(shù)單位床層內(nèi)氣－液相傳質(zhì)面積，單位床層體積的顆粒外外表積kT以氣相主體濃度表示、按顆粒催化劑外外表積計(jì)算的宏觀反響速率常數(shù)。催化反響工程1)

不存在氣膜傳質(zhì)阻力，kAg→∞2)不存在液膜傳質(zhì)阻力，kAL→∞催化反響工程3)不存在液固界面處液膜傳質(zhì)阻力，kAS→∞4)催化劑效率因子ξ→1催化反響工程對流傳質(zhì)對流給熱Sherwood數(shù)Nusselt數(shù)Reynolds數(shù)Prandtl數(shù)Schmidt數(shù)催化反響工程催化反響工程如：湍流流動，Re>2100，Sc=0.6~3000時(shí)，實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果:Sh=0.023Re0.83Sc0.33式中定性尺寸取管徑d圓管內(nèi)對流給熱的關(guān)聯(lián)式Nu=0.023Re0.8Pr0.3~0.4A組分催化反響工程催化反響工程催化反響工程三床層宏觀動力學(xué)但是kAL，kAS必須考慮。整個(gè)床層的宏觀動力學(xué)。一般情況下kAg→∞，ξ→1催化反響工程§三相催化反響器涓流床三相反響器氣、液并流向下通過固定床的流體力學(xué)(一)流體狀態(tài)與流速有關(guān)在一定UOG下，小→大，氣相連續(xù)→分散(二)持液量內(nèi)持液量——顆粒孔隙內(nèi)的持液量，孔隙率↑，內(nèi)持液量↑靜持液量——液體不流動時(shí)，潤濕顆粒間的持液量，比外表積↑，粗糙度↑，持液量↑動持液量——?dú)?、液穩(wěn)定流動后，同時(shí)關(guān)閉氣、液進(jìn)口閥，在出口處收集到的床層流出的液體量。催化反響工程(三)液體分布塔內(nèi)徑Dt，顆粒直徑dp，Dt/dp＞18，分布良好(四)壓降(五)潤濕率內(nèi)部潤濕，或孔隙充滿外部潤濕，顆粒與液體，有效接觸的外外表積，動持液量↑，外部潤濕率↑催化反響工程傳遞過程涓流狀態(tài)下(一)氣液界面氣膜傳質(zhì)分系數(shù)kG(二)氣液界面液膜傳質(zhì)分系數(shù)kL(三)液固界面、液固相間傳質(zhì)系數(shù)涓流床中的傳熱催化反響工程二機(jī)械攪拌鼓泡三相反響器一般用于實(shí)驗(yàn)室研究氣－液接觸催化劑顆粒懸?。钚∞D(zhuǎn)速最大氣速－－液泛催化反響工程三淤漿床鼓泡反響器沒有攪拌，液體不連續(xù)流入或流出反響器優(yōu)點(diǎn)：1細(xì)顆粒催化劑2液體持液量大，液體全混3溫度易于控制要求：1惰性液體的要求2催化劑耐磨損3氣相存在范混，但模擬計(jì)算時(shí)假設(shè)活塞流。催化反響工程(一)顆粒完全懸浮臨界氣速ucuc∝ut,ut

固體顆粒沉降速度uc∝Cs顆粒特性液體特性床層直徑分布器，有無導(dǎo)流筒催化反響工程(二)氣含率εg

冷態(tài)下測定的多中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所

εg=f(Fr,Ga)

P:0.101~0.785MPaT:150~210℃

催化反響工程四三相流化床反響器流體連續(xù)地流出、流入反響器氣體、液體自下而上通