非均相化學(xué)反應(yīng)器課件

第一節(jié)固相催化反應(yīng)器一、固相催化反應(yīng)與固體催化劑二、固相催化反應(yīng)過程三、固相催化反應(yīng)的本征動力學(xué)四、固相催化反應(yīng)的宏觀動力學(xué)五、固相催化反應(yīng)器的設(shè)計與操作本節(jié)的主要內(nèi)容第一節(jié)固相催化反應(yīng)器一、固相催化反應(yīng)與固體催化劑本節(jié)的主第一節(jié)固相催化反應(yīng)器一、固相催化反應(yīng)與固體催化劑（一）催化反應(yīng)的特征及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用催化劑：能改變反應(yīng)的速率，而本身在反應(yīng)前后并不發(fā)生變化

的物質(zhì)。催化反應(yīng)：均相催化反應(yīng)、非均相催化反應(yīng)應(yīng)用：有機廢氣的催化氧化處理(Pt，Mn－Cu，Mn－Fe)；低濃度廢水、污染地下水的高級氧化處理(TiO2)；高濃度有機廢水的催化濕式氧化；硝酸根廢水、硝酸鹽污染地下水的催化還原處理(Fe)。第一節(jié)固相催化反應(yīng)器一、固相催化反應(yīng)與固體催化劑催化催化劑本身在反應(yīng)前后不發(fā)生變化，催化劑能夠反復(fù)利用，所以一般情況下催化劑的用量很少。催化劑只能改變反應(yīng)的歷程和反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)的產(chǎn)物。對于可逆反應(yīng)，催化劑不改變反應(yīng)的平衡狀態(tài)，即不改變化學(xué)平衡關(guān)系。 催化劑對反應(yīng)有較好的選擇性，一種催化劑一般只能催化特定的一個或一類反應(yīng)。第一節(jié)固相催化反應(yīng)器催化反應(yīng)的基本特征：催化劑本身在反應(yīng)前后不發(fā)生變化，催化劑能夠反復(fù)利用，所以一般第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(1)活性物質(zhì)：催化劑中真正起催化作用的組分，它常被分散固定在多孔物質(zhì)的表面。（金屬、金屬氧化物）(2)載體（擔(dān)體）：載體常常是多孔性物質(zhì)，主要作用是提供大的表面和微孔，使催化活性物質(zhì)附著在外部及內(nèi)部表面。(3)促進劑：改善催化劑活性（氨催化合成鐵催化劑＋CaO）(4)抑制劑：抑制催化劑活性，增強穩(wěn)定性（銀催化劑中加入鹵化物控制乙烯的完全氧化）（二）固體催化劑1、固體催化劑的組成活性物質(zhì)、載體、助催化劑、抑制劑影響催化劑壽命的主要因素？第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(1)活性物質(zhì)：催化劑中真正起催化作非均相化學(xué)反應(yīng)器課件第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(1)比表面積(as)(SpecificSurfaceArea)包括外表面積和內(nèi)表面積)稱為比表面積,以as表示。大多數(shù)固體催化劑的比表面積在5～1000m2/g之間。(2)孔體積(Vg)和孔隙率(εp)每克催化劑內(nèi)部微孔所占的體積?？紫堵适枪腆w催化劑顆粒孔容積占總體積的分率。(3)固體密度(ρs)和顆粒密度(ρP)：固體密度(ρs)：指催化劑固體物質(zhì)本身的密度。顆粒密度(ρP)：指單位體積固體催化劑顆粒（包括孔體積）的質(zhì)量。2.固體催化劑的物理性狀第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(1)比表面積(as)(Specif第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(4)微孔的結(jié)構(gòu)與孔體積分布(5)顆粒堆積密度(ρb)固體催化劑填充層的密度（重量與填充層體積之比）(6)填充層空隙率(εb)固體催化劑填充層內(nèi)空隙體積與總體積之比。第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(4)微孔的結(jié)構(gòu)與孔體積分布固體催化劑微孔內(nèi)表面二、固相催化反應(yīng)過程第一節(jié)固相催化反應(yīng)器固相催化反應(yīng)的發(fā)生場所：①反應(yīng)物的外擴散、②反應(yīng)物的內(nèi)擴散、③反應(yīng)物的吸附、④表面反應(yīng)、⑤產(chǎn)物的脫附、⑥產(chǎn)物的內(nèi)擴散、⑦產(chǎn)物的外擴散A流體主體邊界層1A2A3A4P5P6P7P擴散過程動力學(xué)過程(表面過程)催化劑的表面（外、內(nèi)表面）固體催化劑微孔內(nèi)表面二、固相催化反應(yīng)過程第一節(jié)固相催化反①多步驟串連過程②固相反應(yīng)速率與反應(yīng)本身和反應(yīng)組分的擴散有關(guān)③反應(yīng)速率取決于慢步驟，該步驟稱為控制步驟(ratecontrollingstep)

擴散控制(傳質(zhì)控制)、動力學(xué)控制④反應(yīng)達到定常態(tài)時，各步驟的速率相等第一節(jié)固相催化反應(yīng)器固相催化反應(yīng)的特點①多步驟串連過程第一節(jié)固相催化反應(yīng)器固相催化反應(yīng)的特點第一節(jié)固相催化反應(yīng)器三、固相催化反應(yīng)的本征動力學(xué)（一）化學(xué)吸附與脫附速率固相催化反應(yīng)的本質(zhì):化學(xué)吸附→表面反應(yīng)→脫附氣固反應(yīng)為例化學(xué)吸附反應(yīng)活性中心A與活性中心的絡(luò)合物脫附速率吸附率吸附速率空位率第一節(jié)固相催化反應(yīng)器三、固相催化反應(yīng)的本征動力學(xué)（一）化表觀吸附速率＝吸附速率－脫附速率第一節(jié)固相催化反應(yīng)器達到吸附平衡時：吸附速率＝脫附速率吸附平衡方程（KA為吸附平衡常數(shù)）(14.1.11)表觀吸附速率＝吸附速率－脫附速率第一節(jié)固相催化反應(yīng)器達到（二）表面化學(xué)反應(yīng)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器表面反應(yīng)方程各反應(yīng)組分與活性中心的絡(luò)合物表觀反應(yīng)速率＝正反應(yīng)速率－副反應(yīng)速率反應(yīng)達到平衡時：正反應(yīng)速率＝副反應(yīng)速率(14.1.17)(14.1.18)（二）表面化學(xué)反應(yīng)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器表面反應(yīng)方程各反（三）本征動力學(xué)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器基本假設(shè)：①三個反應(yīng)步驟中必然存在一個控制步驟；②除控制步驟外，其他步驟處于平衡狀態(tài)；③吸附過程和脫附過程屬理想過程，即可用蘭格謬爾吸附模型來描述。反應(yīng)的基本過程（三）本征動力學(xué)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器基本假設(shè)：反應(yīng)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器A的吸附速率：(14.1.22)表觀反應(yīng)速率：(14.1.23)P的脫附速率：(14.1.24)(14.1.25)各過程的速率方程（氣固相反應(yīng)）第一節(jié)固相催化反應(yīng)器A的吸附速率：(14.1.22)表觀1.反應(yīng)物吸附過程控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器表面反應(yīng)和產(chǎn)物的脫附達到平衡(14.1.31)1.反應(yīng)物吸附過程控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器表面反應(yīng)和產(chǎn)物2.表面反應(yīng)過程控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器反應(yīng)物吸附和產(chǎn)物的脫附達到平衡(14.1.38)2.表面反應(yīng)過程控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器反應(yīng)物吸附和產(chǎn)物3.產(chǎn)物脫附過程控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器反應(yīng)過程、反應(yīng)物的吸附達到平衡(14.1.45)3.產(chǎn)物脫附過程控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器反應(yīng)過程、(14第一節(jié)固相催化反應(yīng)器冪函數(shù)型的速率方程特點：形式簡單，計算方便，比較適用于反應(yīng)的控制不如雙曲線型的速率方程能反映反應(yīng)的機理第一節(jié)固相催化反應(yīng)器冪函數(shù)型的速率方程特點：第一節(jié)固相催化反應(yīng)器（四）本征動力學(xué)方程的實驗測定固相催化反應(yīng)本征動力學(xué)實驗的關(guān)鍵：排除外擴散和內(nèi)擴散過程的影響排除外擴散影響的方法：加大流體速度，提高流體湍流程度，可以減小邊界層的厚度，使邊界層的擴散阻力小到足以忽略的程度

排除內(nèi)擴散影響的方法：盡量減小催化劑的顆粒直徑第一節(jié)固相催化反應(yīng)器（四）本征動力學(xué)方程的實驗測定固相催第一節(jié)固相催化反應(yīng)器有外擴散阻力填充量m2（層高度h2）高流速區(qū)無外擴散阻力填充量m1（層高度h1）消除外擴散影響的實驗條件的確定方法(h1>h2)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器有外擴散阻力填充量m2高流速區(qū)無外擴第一節(jié)固相催化反應(yīng)器有內(nèi)擴散阻力無內(nèi)擴散阻力消除內(nèi)擴散影響的實驗條件的確定方法第一節(jié)固相催化反應(yīng)器有內(nèi)擴散阻力無內(nèi)擴散阻力消除內(nèi)擴散影第一節(jié)固相催化反應(yīng)器思考題：固體催化劑顆粒內(nèi)部各處的反應(yīng)速率是否相同？為什么?內(nèi)部各處濃度不同、溫度也有可能不同。本征動力學(xué)方程不便于應(yīng)用第一節(jié)固相催化反應(yīng)器思考題：固體催化劑顆粒內(nèi)部各處的反應(yīng)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器四、固相催化反應(yīng)的宏觀動力學(xué)(一)宏觀反應(yīng)速率宏觀反應(yīng)速率(－RA)：催化劑顆粒體積為基準(zhǔn)的平均反應(yīng)速率。本征反應(yīng)速率、催化劑顆粒大小、形狀、擴散速率影響因素：－RA與－rA之間的關(guān)系：(14.1.46)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器四、固相催化反應(yīng)的宏觀動力學(xué)宏觀反應(yīng)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器（二）催化劑的有效系數(shù)(effectivefactor、亦稱效率因子)反應(yīng)物A在催化劑表面的濃度以顆粒體積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率常數(shù)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器（二）催化劑的有效系數(shù)(effect流體邊界層0R催化劑顆粒cAbcAscA＋dcAcA半徑位置0rRrR0流體中濃度drr（三）固相催化反應(yīng)的宏觀動力學(xué)球形固體催化劑內(nèi)反應(yīng)物A的濃度分布流體邊界層0R催化劑cAbcAscA＋dcAcA半徑位置0r第一節(jié)固相催化反應(yīng)器1.球形催化劑的基本方程0RdrrA從r＋dr面的進入量：A從r面的排出量：A的反應(yīng)量：根據(jù)物料衡算式整理可得(z＝r/R)：（邊界條件參見講義）(14.1.48)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器1.球形催化劑的基本方程0RdrrA第一節(jié)固相催化反應(yīng)器2.球形催化劑內(nèi)的濃度分布方程球形催化劑的最大反應(yīng)速率（n級反應(yīng)）球形催化劑的內(nèi)部最大擴散速率式催化劑內(nèi)部球心處的A的濃度為零，濃度梯度達到最大第一節(jié)固相催化反應(yīng)器2.球形催化劑內(nèi)的濃度分布方程球形催ΦS稱西勒(Thiele)模數(shù)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器ΦS稱西勒(Thiele)模數(shù)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器第一節(jié)固相催化反應(yīng)器以催化劑顆粒體積為基準(zhǔn)的最大反應(yīng)速率與最大內(nèi)擴散速率的比值。反映了反應(yīng)過程受內(nèi)擴散及本征反應(yīng)的影響程度。內(nèi)擴散阻力越大，De越小，ΦS值則越大。

ΦS稱西勒(Thiele)模數(shù)的物理意義第一節(jié)固相催化反應(yīng)器以催化劑顆粒體積為基準(zhǔn)的最大反應(yīng)速率第一節(jié)固相催化反應(yīng)器對于1級反應(yīng)n＝1基本方程變形為：顆粒內(nèi)部濃度分布積分得(14.1.59)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器對于1級反應(yīng)n＝1基本方程變形為第一節(jié)固相催化反應(yīng)器3.球形催化劑內(nèi)的宏觀速率方程（1級反應(yīng)）(14.1.62)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器3.球形催化劑內(nèi)的宏觀速率方程（1級第一節(jié)固相催化反應(yīng)器由催化劑的有效系數(shù)的定義：(14.1.64)(14.1.62)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器由催化劑的有效系數(shù)的定義：(14.1

利用直徑為0.3cm的球形硅鋁催化劑進行粗柴油的催化分解反應(yīng)，該反應(yīng)可以認為一級反應(yīng)，且在630℃時的本征動力學(xué)方程為-rA=7.99×10-7pAmol/(s?cm3)。已知粗柴油的有效擴散系De=7.82×10-4cm2/s，試計算該催化反應(yīng)的催化劑的有效系數(shù)。

例題14.1.1第一節(jié)固相催化反應(yīng)器利用直徑為0.3cm的球形硅鋁催化劑進行粗柴油根據(jù)氣體方程：所以本征動力學(xué)方程的反應(yīng)常數(shù)為：一級反應(yīng)的西勒數(shù)為：第一節(jié)固相催化反應(yīng)器解：根據(jù)氣體方程：所以本征動力學(xué)方程的反應(yīng)常數(shù)為：一級反應(yīng)的西勒第一節(jié)固相催化反應(yīng)器4.西勒模數(shù)對固相催化反應(yīng)過程的影響(14.1.64)值越?。悍磻?yīng)速率與擴散速率的比值越小，宏觀反應(yīng)速率受擴散的影響就越小。<0.1-0.3,1值越大：反應(yīng)速率與擴散速率的比值越大，宏觀反應(yīng)速率受擴散的影響就越大。>5-9,1/(<0.1)反應(yīng)動力學(xué)控制擴散控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器4.西勒模數(shù)對固相催化反應(yīng)過程的影響第一節(jié)固相催化反應(yīng)器操作方式：固定床催化反應(yīng)器多用于氣－固催化反應(yīng)，其一般操作方式是氣體從上而下通過床層。應(yīng)用：石油化工、有機化工、廢水/廢氣的催化處理特點：催化反應(yīng)大多數(shù)都伴隨著熱效應(yīng)，反應(yīng)器的溫度控制是反應(yīng)器操作的關(guān)鍵反應(yīng)器類型：熱交換方式可分為絕熱式反應(yīng)器、換熱式反應(yīng)器、自熱式反應(yīng)器等。五、固相催化反應(yīng)器的設(shè)計與操作（一）固定床催化反應(yīng)器第一節(jié)固相催化反應(yīng)器操作方式：固定床催化反應(yīng)器多用于氣－第一節(jié)固相催化反應(yīng)器對已知原料組成和要實現(xiàn)的轉(zhuǎn)化率,計算求出反應(yīng)器的體積、催化劑的需要量、床層高度以及有關(guān)的工藝參數(shù)等。設(shè)計簡化模型：一維擬均相理想模型（最簡單的模型）的基本假設(shè)：①流體在反應(yīng)器內(nèi)徑向溫度、濃度均一，僅沿軸向變化，流體流動相當(dāng)于推流式反應(yīng)器。②流體與催化劑在同一截面處的溫度、反應(yīng)物濃度相同

固定床反應(yīng)器設(shè)計的主要任務(wù)：第一節(jié)固相催化反應(yīng)器對已知原料組成和要實現(xiàn)的轉(zhuǎn)化率,計算第一節(jié)固相催化反應(yīng)器1.等溫反應(yīng)器的設(shè)計反應(yīng)速率方程設(shè)計方程(14.1.72)物料衡算式(14.1.71)根據(jù)設(shè)計方程可求出m、繼而可求出床層高度第一節(jié)固相催化反應(yīng)器1.等溫反應(yīng)器的設(shè)計反應(yīng)速率方程設(shè)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器物料衡算式的推導(dǎo)對于厚度為dl的床層微體積單元A的進入量：qn

AA的流出量：qn

A＋dqnAA的反應(yīng)量：A的積累量：0第一節(jié)固相催化反應(yīng)器物料衡算式的推導(dǎo)對于厚度為dl的床層

三氯乙烯(TCE:C2HCl3)與TiO2接觸反應(yīng)時，大部分轉(zhuǎn)化成CO2和HCl(Cl-)，還生成少量的COCl2和CHCl3。TCE濃度為c0=0.02mol/m3的地下水用填充TiO2的反應(yīng)器分解，流量為Q=0.05m3/s，分解反應(yīng)的速度是：式中反應(yīng)速度常數(shù)a、b分別為:a=0.029m3/(s?kg)，

b=109m3/mol。求TCE濃度減少80%所需催化劑重量W。例題14.1.2第一節(jié)固相催化反應(yīng)器三氯乙烯(TCE:C2HCl3)與TiO2接解：代入數(shù)據(jù)求得：第一節(jié)固相催化反應(yīng)器得：由式14.1.72解：代入數(shù)據(jù)求得：第一節(jié)固相催化反應(yīng)器得：由式14.1.第一節(jié)固相催化反應(yīng)器物料衡算式反應(yīng)速率方程(溫度、轉(zhuǎn)化率)2.非等溫固定床催化反應(yīng)器的設(shè)計熱量衡算式溫度分布第一節(jié)固相催化反應(yīng)器物料衡算式2.非等溫固定床催化反應(yīng)器第一節(jié)固相催化反應(yīng)器（二）流化床反應(yīng)器的設(shè)計與操作Lm固定式Lmf臨界流態(tài)化Lf散式流態(tài)化Lf聚式流態(tài)化節(jié)涌氣體輸送顆粒的流化及流化態(tài)的各種形式

第一節(jié)固相催化反應(yīng)器（二）流化床反應(yīng)器的設(shè)計與操作Lm固流化床反應(yīng)器：催化劑顆粒處于流態(tài)化狀態(tài)的反應(yīng)器1.固體粒子的流化態(tài)與流化床反應(yīng)器第一節(jié)固相催化反應(yīng)器流化床的主要優(yōu)點：①熱能效率高，床內(nèi)溫度易于維持均勻；②傳質(zhì)效率高；③顆粒一般較小，可以消除內(nèi)擴散的影響；④反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)簡單。流化床的主要不足：①能量消耗大；②顆粒間的磨損和帶出造成催化劑的損耗；③氣固反應(yīng)的流動狀態(tài)不均勻，會降低氣固接觸面積；④顆粒的流動基本上時全混流，同時造成流體的返混，影響反應(yīng)速率。流化床反應(yīng)器：催化劑顆粒處于流態(tài)化狀態(tài)的反應(yīng)器1.固體粒子的流化床反應(yīng)器設(shè)計的簡化模型均相模型（全混流模型、活塞流模型）

第一節(jié)固相催化反應(yīng)器2.流化床的設(shè)計流化床反應(yīng)器的設(shè)計模型物料平衡式熱量平衡式流體力學(xué)方程動力學(xué)方程流化床反應(yīng)器設(shè)計的簡化模型第一節(jié)固相催化反應(yīng)器2.流化床(1)催化反應(yīng)有哪些基本特征？(2)固體催化劑的一般組成是什么？載體在固體催化劑中起什么作用？(3)固相催化反應(yīng)過程一般可概括為哪些步驟？(4)固相催化反應(yīng)有哪些基本特點？(5)固相催化反應(yīng)的本征動力學(xué)過程包括哪些步驟？(6)在進行本征動力學(xué)速率方程的實驗測定中，如何消除外擴散和內(nèi)擴散的影響？分別如何確定實驗條件？

本節(jié)思考題第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(1)催化反應(yīng)有哪些基本特征？本節(jié)思考題第一節(jié)固相催化(7)催化劑有效系數(shù)的基本定義什么？它有哪些用途？(8)催化西勒(Thiele)模數(shù)的物理意義是什么？具體說明西勒(Thiele)模數(shù)的大小如何影響催化劑的有效系數(shù)？(9)簡述影響球形催化劑有效系數(shù)的主要因素及其產(chǎn)生的影響。(10)什么是流化床反應(yīng)器？與固定床反應(yīng)器相比，它有哪些優(yōu)缺點？本節(jié)思考題第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(7)催化劑有效系數(shù)的基本定義什么？它有哪些用途？本節(jié)思考第二節(jié)氣－液相反應(yīng)器第十四章非均相化學(xué)反應(yīng)器第二節(jié)氣－液相反應(yīng)器第十四章非均相化學(xué)反應(yīng)器一、氣－液相反應(yīng)二、氣液相反應(yīng)動力學(xué)三、氣液相反應(yīng)器的設(shè)計第二節(jié)氣液相反應(yīng)器本節(jié)的主要內(nèi)容一、氣－液相反應(yīng)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器本節(jié)的主要內(nèi)容氣－液相反應(yīng)：反應(yīng)物中的一個和一個以上組分在氣相中，其它組分均處于液相狀態(tài)的反應(yīng)稱為氣液相反應(yīng)。特點：反應(yīng)一般只發(fā)生在液相中，氣相不發(fā)生反應(yīng)。應(yīng)用：有害氣體的化學(xué)吸收；飲用水、污水的臭氧氧化、印染廢水的臭氧脫色；硝酸鹽污染地下水的氫氣還原處理等；污水好氧生物處理中的曝氣；有機、還原性氣體的生物處理。一、氣－液相反應(yīng)（一）氣－液相反應(yīng)及其應(yīng)用第二節(jié)氣液相反應(yīng)器氣－液相反應(yīng)：反應(yīng)物中的一個和一個以上組分在氣相中，其它組分（二）氣液相反應(yīng)過程氣泡液相第二節(jié)氣液相反應(yīng)器（二）氣液相反應(yīng)過程氣泡液相第二節(jié)氣液相反應(yīng)器氣膜液膜氣相主體液相主體相界面AA1A2BBP3P4A5①A從氣相主體通過氣膜擴散到氣液相界面；②A從相界面進入液膜，同時B從液相主體擴散進入液膜；③A、B在液膜內(nèi)發(fā)生反應(yīng)；④生成物P的擴散；⑤液膜中未反應(yīng)完的A擴散進入液相主體，在液相主體與B發(fā)生反應(yīng)。

幾點注意傳質(zhì)和反應(yīng)的綜合本征反應(yīng)速率宏觀反應(yīng)速率反應(yīng)控制傳質(zhì)控制第二節(jié)氣液相反應(yīng)器氣膜液膜氣相主體液相主體相界面AA1A2BBP3P4A5①A氣相主體氣膜液膜液相主體相界面二、氣液相反應(yīng)動力學(xué)（一）氣液相反應(yīng)的基本方程第二節(jié)氣液相反應(yīng)器氣相主體氣膜液膜液相主體相界面二、氣液相反應(yīng)動力學(xué)第二節(jié)氣氣相主體氣膜液膜液相主體相界面二級不可逆氣液相反應(yīng)本征反應(yīng)速率方程為：（注意：液相中的反應(yīng)，即單位液體，而不是混合液體積的反應(yīng)速率）A的擴散進入量：反應(yīng)量：積累量：定常態(tài)(0)A的擴散出去量：第二節(jié)氣液相反應(yīng)器氣相主體氣膜液膜液相主體相界面二級不可逆氣液相反應(yīng)本征反應(yīng)速反應(yīng)物A的物料衡算式：(14.2.1)(14.2.2)(14.2.3)二級不可逆氣液相反應(yīng)同理，B的基本方程第二節(jié)氣液相反應(yīng)器反應(yīng)物A的物料衡算式：(14.2.1)(14.2.2)(14反應(yīng)速率與界面擴散速率的關(guān)系：A的消失速率＝通過氣液相界面的擴散速率則以相界面積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率可表示為：(14.2.7)基本方程的應(yīng)用：根據(jù)反應(yīng)條件，求出反應(yīng)組分在液膜中的分布在反應(yīng)達到定常態(tài)時第二節(jié)氣液相反應(yīng)器反應(yīng)速率與界面擴散速率的關(guān)系：A的消失速率＝通過氣液相界面的(二)不同類型氣液相反應(yīng)的宏觀速率方程按本征反應(yīng)速率的快慢分類瞬間反應(yīng)快速反應(yīng)中速反應(yīng)慢速反應(yīng)反應(yīng)控制步驟不同反應(yīng)區(qū)域及濃度分布模式各不相同邊界條件、宏觀速率方程不同第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(二)不同類型氣液相反應(yīng)的宏觀速率方程按本征反應(yīng)速率的快慢分1.瞬間反應(yīng)(1)瞬間反應(yīng)的特點及其反應(yīng)區(qū)域與濃度分布反應(yīng)過程為？？？控制。相界面液膜反應(yīng)面氣膜δδL

傳質(zhì)

組分A和組分B之間的反應(yīng)瞬間完成，A與B不能共存。在液膜內(nèi)的某一個面上A和B的濃度均為0，該面稱“反應(yīng)面”，“反應(yīng)面”的位置隨液相中B的濃度的升高向氣膜方向移動。第二節(jié)氣液相反應(yīng)器1.瞬間反應(yīng)(1)瞬間反應(yīng)的特點及其反應(yīng)區(qū)域與濃度分布反應(yīng)過相界面（反應(yīng)面）當(dāng)液相濃度升高到某一數(shù)值時，反應(yīng)面與氣液界面重合，這種情況稱“界面反應(yīng)”。界面反應(yīng)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器相界面（反應(yīng)面）當(dāng)液相濃度升高到某一數(shù)值時，反應(yīng)面與氣液界面(2)瞬間反應(yīng)的宏觀速率方程反應(yīng)過程為傳質(zhì)控制過程宏觀反應(yīng)速率與擴散速率相等瞬間反應(yīng)解析的核心是如何計算擴散速率A、B在液膜中的擴散速率(14.2.10)(14.2.11)相界面液膜反應(yīng)面氣膜δδL第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(2)瞬間反應(yīng)的宏觀速率方程反應(yīng)過程為傳質(zhì)控制過程A、B在液在反應(yīng)邊界(14.2.15)利用A、B的擴散速率間的關(guān)系，消除難以測定的A在液膜中的傳質(zhì)系數(shù)相界面液膜反應(yīng)面氣膜δδL第二節(jié)氣液相反應(yīng)器在反應(yīng)邊界(14.2.15)利用A、B的擴散速率間的關(guān)系，消物理吸收時的最大傳質(zhì)速率(14.2.16)瞬間反應(yīng)的增強系數(shù)(enhancementfactor)(14.2.18)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器物理吸收時的最大傳質(zhì)速率(14.2.16)瞬間反應(yīng)的增強系數(shù)利用在氣膜中的擴散速率方程和亨利定律，消除上式中難以測得的界面濃度可得:(14.2.25)(14.2.26)KGA為氣相總擴散系數(shù)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器利用在氣膜中的擴散速率方程和亨利定律，消除上式中難以測得的界

瞬間反應(yīng)A(g)+αB(l)→P的反應(yīng)平面隨液相中B的濃度的升高而向氣液界面移動。當(dāng)B的濃度高于某臨界濃度cBL,C以上時，反應(yīng)平面與氣液界面重合，此時的反應(yīng)稱界面反應(yīng)。試推導(dǎo)出cBL,C的表達式，并給出氣液界面反應(yīng)的宏觀速率方程。例題14.2.1第二節(jié)氣液相反應(yīng)器瞬間反應(yīng)A(g)+αB(l)→P的反應(yīng)平面隨液解：(1)根據(jù)題意，在氣液界面處A、B的濃度均為零由得故A在氣膜中的擴散速率：根據(jù)NA和NB的關(guān)系式：故B在液膜中的擴散速率：第二節(jié)氣液相反應(yīng)器解：(1)根據(jù)題意，在氣液界面處A、B的濃度均為零由得故A在另解(1)：由(14.2.22)式得：整理可得界面反應(yīng)：即：故第二節(jié)氣液相反應(yīng)器另解(1)：由(14.2.22)式得：整理可得界面反應(yīng)：即：(2)界面反應(yīng)的宏觀速率等于A在氣膜中的擴散速率，故以氣液界面面積為基準(zhǔn)的宏觀反應(yīng)速率方程為：宏觀反應(yīng)速率方程第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(2)界面反應(yīng)的宏觀速率等于A在氣膜中的擴散速率，故以氣液界

廢氣中的0.1%硫化氫用乙醇胺溶液(RNH2:CBL=1.2mol/m3)吸收，吸收反應(yīng)為瞬間反應(yīng)：求總反應(yīng)吸收速度。氣相擴散阻力很小(pAi=pA)時，求化學(xué)吸收增強因子。已知：液相傳質(zhì)系數(shù)kLA=4.3×10-5m/s，氣相傳質(zhì)系數(shù)kGA=5.9×10-7mol/(m2?s?Pa)，組分A的液相擴散系數(shù)DLA=1.48×10-9m2/s，組分B的液相擴散系數(shù)DLB=0.95×10-9m2/s，組分A的亨利常數(shù)HA=12.2Pa?m3/mol，壓力為101.3kPa，溫度為293K。例題14.2.2第二節(jié)氣液相反應(yīng)器廢氣中的0.1%硫化氫用乙醇胺溶液(RNH2:解：先確定反應(yīng)界面在相界面還是在液膜內(nèi)由于cBL=1.2mol/m3<cBL,C，因此反應(yīng)在液膜內(nèi)進行。

由例題14.2.1(1)的結(jié)果得：第二節(jié)氣液相反應(yīng)器解：先確定反應(yīng)界面在相界面還是在液膜內(nèi)由于cBL=1.2mo總傳質(zhì)系數(shù)KG的計算由式14.2.26得：第二節(jié)氣液相反應(yīng)器總傳質(zhì)系數(shù)KG的計算由式14.2.26得：第二節(jié)氣液相反由式14.2.17得:由于反應(yīng)，吸收速度增加了10%。第二節(jié)氣液相反應(yīng)器由式14.2.17得:由于反應(yīng)，吸收速度增加了10%。第二節(jié)A與B之間的反應(yīng)速率較快反應(yīng)發(fā)生在液膜內(nèi)的某一區(qū)域中在液相主體不存在A組分，不發(fā)生A和B之間的反應(yīng)2.快速反應(yīng)(1)快速反應(yīng)的特點及其反應(yīng)區(qū)域與濃度分布(C)二級快反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生在在液膜內(nèi)反應(yīng)區(qū)注意A、B濃度在液膜中的分布第二節(jié)氣液相反應(yīng)器A與B之間的反應(yīng)速率較快2.快速反應(yīng)(1)快速反應(yīng)的特點及其當(dāng)B在液相中大量過剩時（濃度很高時），與A發(fā)生反應(yīng)消耗的B的量可以忽略不計時，在液膜中B的濃度近似不變，反應(yīng)速率只隨液膜中A的濃度變化而變化，這種情況稱擬一級快速反應(yīng)。擬一級快速反應(yīng)反應(yīng)區(qū)？與一般二級反應(yīng)的區(qū)別？反應(yīng)區(qū)液相主體中B的濃度可視為常數(shù)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器當(dāng)B在液相中大量過剩時（濃度很高時），與A發(fā)生反應(yīng)消耗的B的(2)擬一級快速反應(yīng)的宏觀反應(yīng)速率方程反應(yīng)過程的基本方程：邊界條件為（假設(shè)反應(yīng)區(qū)域充滿整個液膜）:(14.2.31)反應(yīng)區(qū)液相主體中B的濃度第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(2)擬一級快速反應(yīng)的宏觀反應(yīng)速率方程反應(yīng)過程的基本方程：邊(14.2.7)在定常態(tài)時對(14.2.31)式進行微分可得：(14.2.33)Hatta(八田)數(shù)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(14.2.7)在定常態(tài)時對(14.2.31)式進行微分可得的物理意義：最大反應(yīng)速率與最大擴散速率之比(14.2.36)的物理意義：宏觀反應(yīng)速率與最大擴散速率之比快速反應(yīng)的增強系數(shù)(14.2.40)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器的物理意義：最大反應(yīng)速率與最大擴散速率之比(14.2.36)利用在氣膜中的擴散速率方程和亨利定律，消除上式中難以測得的界面濃度可得:(14.2.45)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器利用在氣膜中的擴散速率方程和亨利定律，消除上式中難以測得的界A與B的反應(yīng)速率較慢A與B在液膜中反應(yīng)，但一部分A進入液相主體，與B發(fā)生反應(yīng)3.中速反應(yīng)(1)中速反應(yīng)的特點及其反應(yīng)區(qū)域與濃度分布(E)二級中速反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生在液膜及液相主體內(nèi)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器A與B的反應(yīng)速率較慢3.中速反應(yīng)(E)二級中速反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)(2)擬一級中速反應(yīng)的宏觀反應(yīng)速率方程反應(yīng)過程的基本方程：邊界條件為（假設(shè)反應(yīng)區(qū)域充滿整個液膜）:在邊界條件下，對基本方程進行積分可得cA在液膜中的分布，微分后可得宏觀速率方程第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(2)擬一級中速反應(yīng)的宏觀反應(yīng)速率方程反應(yīng)過程的基本方程：邊反應(yīng)很慢，液膜中的反應(yīng)消耗量較少，可以忽略不計反應(yīng)主要發(fā)生在液相主體4.慢速反應(yīng)(1)慢速反應(yīng)的特點及其反應(yīng)區(qū)域與濃度分布(G)慢反應(yīng)，反應(yīng)主要在液相主體內(nèi)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器反應(yīng)很慢，液膜中的反應(yīng)消耗量較少，可以忽略不計4.慢速反應(yīng)((H)極慢反應(yīng)A、B在液膜中的濃度等于液相主體中的濃度擴散速率遠遠大于反應(yīng)速率，近似于物理吸收極慢反應(yīng)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(H)極慢反應(yīng)A、B在液膜中的濃度等于液相主體中的濃度極慢(2)慢速反應(yīng)的宏觀反應(yīng)速率方程(14.2.53)(14.2.54)對于極慢反應(yīng)：第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(2)慢速反應(yīng)的宏觀反應(yīng)速率方程(14.2.53)(14.(a)填料塔；(b)噴淋塔；(c)板式塔液液氣液氣(c)氣氣液(b)氣氣液液(a)三、氣液相反應(yīng)器的設(shè)計(一)氣液相反應(yīng)器的類型第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(a)填料塔；(b)噴淋塔；(c)板式塔液液氣液氣(c液氣氣液(d)液液氣氣(e)(d)鼓泡塔；(e)攪拌反應(yīng)器第二節(jié)氣液相反應(yīng)器液氣氣液(d)液液氣氣(e)(d)鼓泡塔；(e)攪拌反應(yīng)（二）填料反應(yīng)器的設(shè)計計算設(shè)計計算的目的：塔徑,填料層高度注意：反應(yīng)過程中氣相的摩爾數(shù)發(fā)生變化，以惰性成分為計算基準(zhǔn)，便于設(shè)計計算設(shè)計的基礎(chǔ)：反應(yīng)速率方程、物料衡算式對于瞬時反應(yīng)或快速反應(yīng)反應(yīng)物在液相主體中的濃度為0，即cAL＝0第二節(jié)氣液相反應(yīng)器（二）填料反應(yīng)器的設(shè)計計算設(shè)計計算的目的：塔徑,填料層高度對yA+dyAcB+dcByAcBZ=0Z=HqnGI,yA1cB1qLI,cB2yA2dZZ微單元內(nèi)A的物料衡算A的損失量＝A的反應(yīng)量氣相惰性組分I的摩爾流量(14.2.58)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器yA+dyAcB+dcByAcBZ=0Z=HqnGI,yA(14.2.65)式(14.2.58)積分：第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(14.2.65)式(14.2.58)積分：第二節(jié)氣液相反微單元內(nèi)B的物料衡算B的損失量＝B的反應(yīng)量液相惰性組分I的摩爾流量yA+dyAcB+dcByAcBZ=0Z=HqnGI,yA1cB1qLI,cB2yA2dZZ第二節(jié)氣液相反應(yīng)器微單元內(nèi)B的物料衡算B的損失量＝B的反應(yīng)量液相惰性組分I的摩(14.2.66)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(14.2.66)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器

在逆流操作的填料塔中利用化學(xué)吸收把空氣中的有害氣體含量從0.1%降低到0.02%。（反應(yīng)為界面反應(yīng)A+B→P）

已知：kGA?ai=32×103mol/(h?m3?atm)，

kLA?ai=0.1h-1，

HA=0.125×10-3atm?m3/mol，氣相流量為1.0×105mol/(m3?h)，液相流量為7.0×105mol/(m2?h)，氣相總壓pt=1atm，液相總濃度cT=5.6×104mol/m3，吸收液中吸收劑B的濃度為800mol/m3，試球塔頂處液相中B的濃度并計算所需塔高H。例題14.2.3第二節(jié)氣液相反應(yīng)器在逆流操作的填料塔中利用化學(xué)吸收把空氣中的有(1)根據(jù)條件求出塔底處吸收液中B的濃度已知：pA1=1×0.02%=2×10-4atm，

pA2=1×0.1%=1×10-3atm，

cB1=800ml/m3，

qn

G=1.0×105mol/(m3?h)，

qn

L=7.0×105mol/(m2?h)，

ct=5.6×104mol/m3所以，全塔物料平衡第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(1)根據(jù)條件求出塔底處吸收液中B的濃度所以，全塔物料平衡第(2)求塔高對于稀薄氣體代入(14.2.69)式可得：界面反應(yīng)的宏觀速率方程：第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(2)求塔高對于稀薄氣體代入(14.2.69)式可得：界面反（三）鼓泡塔的設(shè)計計算1.半連續(xù)操作的鼓泡塔操作方式：液體一次加入，氣體連續(xù)通入反應(yīng)器底部，以氣泡形式通過液層。特點：與均相間歇式反應(yīng)器一樣，操作狀態(tài)為非穩(wěn)態(tài)。qnGI,yA1HyA2第二節(jié)氣液相反應(yīng)器（三）鼓泡塔的設(shè)計計算操作方式：液體一次加入，氣體連續(xù)通入反dZqnGI,yA1ZHyA2yA+dyAyA對于二級不可逆氣液相反應(yīng)假設(shè)：氣相為平推流，液相為全混流A的物料衡算式如下：邊界條件：根據(jù)邊界條件，積分可得反應(yīng)器高度第二節(jié)氣液相反應(yīng)器dZqnGI,yA1ZHyA2yA+dyAyA對于二級不可2.連續(xù)操作鼓泡塔的設(shè)計計算氣相組分A的物料衡算為：假設(shè)：氣相為平推流，液相為全混流－rAS：相界面積基準(zhǔn)的反應(yīng)速率

a：比相界面積第二節(jié)氣液相反應(yīng)器2.連續(xù)操作鼓泡塔的設(shè)計計算氣相組分A的物料衡算為：假設(shè)：氣(1)氣－液相反應(yīng)過程一般可概括為哪些步驟？(2)氣－液相反應(yīng)的本征反應(yīng)速率方程是什么涵義？(3)氣－液相瞬間反應(yīng)的基本特點是什么？(4)氣－液相瞬間反應(yīng)的增強系數(shù)有何物理意義？(5)什么是界面反應(yīng)？(6)

氣－液相快速反應(yīng)的基本特點是什么？本節(jié)思考題第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(1)氣－液相反應(yīng)過程一般可概括為哪些步驟？本節(jié)思考題第二(7)根據(jù)氣－液相擬一級快速反應(yīng)的宏觀速率方程，簡述提高反應(yīng)速率的措施。(8)什么是八田數(shù)？它有何物理意義？(9)氣－液相擬一級快速反應(yīng)的增強系數(shù)具有什么物理意義？(10)氣－液慢速反應(yīng)的基本特點是什么？(11)氣液相反應(yīng)的宏觀速率方程根據(jù)本征反應(yīng)速率的快慢有不同的表達形式，為什么？本節(jié)思考題第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(7)根據(jù)氣－液相擬一級快速反應(yīng)的宏觀速率方程，簡述提高反第一節(jié)固相催化反應(yīng)器一、固相催化反應(yīng)與固體催化劑二、固相催化反應(yīng)過程三、固相催化反應(yīng)的本征動力學(xué)四、固相催化反應(yīng)的宏觀動力學(xué)五、固相催化反應(yīng)器的設(shè)計與操作本節(jié)的主要內(nèi)容第一節(jié)固相催化反應(yīng)器一、固相催化反應(yīng)與固體催化劑本節(jié)的主第一節(jié)固相催化反應(yīng)器一、固相催化反應(yīng)與固體催化劑（一）催化反應(yīng)的特征及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用催化劑：能改變反應(yīng)的速率，而本身在反應(yīng)前后并不發(fā)生變化

的物質(zhì)。催化反應(yīng)：均相催化反應(yīng)、非均相催化反應(yīng)應(yīng)用：有機廢氣的催化氧化處理(Pt，Mn－Cu，Mn－Fe)；低濃度廢水、污染地下水的高級氧化處理(TiO2)；高濃度有機廢水的催化濕式氧化；硝酸根廢水、硝酸鹽污染地下水的催化還原處理(Fe)。第一節(jié)固相催化反應(yīng)器一、固相催化反應(yīng)與固體催化劑催化催化劑本身在反應(yīng)前后不發(fā)生變化，催化劑能夠反復(fù)利用，所以一般情況下催化劑的用量很少。催化劑只能改變反應(yīng)的歷程和反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)的產(chǎn)物。對于可逆反應(yīng)，催化劑不改變反應(yīng)的平衡狀態(tài)，即不改變化學(xué)平衡關(guān)系。 催化劑對反應(yīng)有較好的選擇性，一種催化劑一般只能催化特定的一個或一類反應(yīng)。第一節(jié)固相催化反應(yīng)器催化反應(yīng)的基本特征：催化劑本身在反應(yīng)前后不發(fā)生變化，催化劑能夠反復(fù)利用，所以一般第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(1)活性物質(zhì)：催化劑中真正起催化作用的組分，它常被分散固定在多孔物質(zhì)的表面。（金屬、金屬氧化物）(2)載體（擔(dān)體）：載體常常是多孔性物質(zhì)，主要作用是提供大的表面和微孔，使催化活性物質(zhì)附著在外部及內(nèi)部表面。(3)促進劑：改善催化劑活性（氨催化合成鐵催化劑＋CaO）(4)抑制劑：抑制催化劑活性，增強穩(wěn)定性（銀催化劑中加入鹵化物控制乙烯的完全氧化）（二）固體催化劑1、固體催化劑的組成活性物質(zhì)、載體、助催化劑、抑制劑影響催化劑壽命的主要因素？第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(1)活性物質(zhì)：催化劑中真正起催化作非均相化學(xué)反應(yīng)器課件第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(1)比表面積(as)(SpecificSurfaceArea)包括外表面積和內(nèi)表面積)稱為比表面積,以as表示。大多數(shù)固體催化劑的比表面積在5～1000m2/g之間。(2)孔體積(Vg)和孔隙率(εp)每克催化劑內(nèi)部微孔所占的體積。孔隙率是固體催化劑顆?？兹莘e占總體積的分率。(3)固體密度(ρs)和顆粒密度(ρP)：固體密度(ρs)：指催化劑固體物質(zhì)本身的密度。顆粒密度(ρP)：指單位體積固體催化劑顆粒（包括孔體積）的質(zhì)量。2.固體催化劑的物理性狀第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(1)比表面積(as)(Specif第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(4)微孔的結(jié)構(gòu)與孔體積分布(5)顆粒堆積密度(ρb)固體催化劑填充層的密度（重量與填充層體積之比）(6)填充層空隙率(εb)固體催化劑填充層內(nèi)空隙體積與總體積之比。第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(4)微孔的結(jié)構(gòu)與孔體積分布固體催化劑微孔內(nèi)表面二、固相催化反應(yīng)過程第一節(jié)固相催化反應(yīng)器固相催化反應(yīng)的發(fā)生場所：①反應(yīng)物的外擴散、②反應(yīng)物的內(nèi)擴散、③反應(yīng)物的吸附、④表面反應(yīng)、⑤產(chǎn)物的脫附、⑥產(chǎn)物的內(nèi)擴散、⑦產(chǎn)物的外擴散A流體主體邊界層1A2A3A4P5P6P7P擴散過程動力學(xué)過程(表面過程)催化劑的表面（外、內(nèi)表面）固體催化劑微孔內(nèi)表面二、固相催化反應(yīng)過程第一節(jié)固相催化反①多步驟串連過程②固相反應(yīng)速率與反應(yīng)本身和反應(yīng)組分的擴散有關(guān)③反應(yīng)速率取決于慢步驟，該步驟稱為控制步驟(ratecontrollingstep)

擴散控制(傳質(zhì)控制)、動力學(xué)控制④反應(yīng)達到定常態(tài)時，各步驟的速率相等第一節(jié)固相催化反應(yīng)器固相催化反應(yīng)的特點①多步驟串連過程第一節(jié)固相催化反應(yīng)器固相催化反應(yīng)的特點第一節(jié)固相催化反應(yīng)器三、固相催化反應(yīng)的本征動力學(xué)（一）化學(xué)吸附與脫附速率固相催化反應(yīng)的本質(zhì):化學(xué)吸附→表面反應(yīng)→脫附氣固反應(yīng)為例化學(xué)吸附反應(yīng)活性中心A與活性中心的絡(luò)合物脫附速率吸附率吸附速率空位率第一節(jié)固相催化反應(yīng)器三、固相催化反應(yīng)的本征動力學(xué)（一）化表觀吸附速率＝吸附速率－脫附速率第一節(jié)固相催化反應(yīng)器達到吸附平衡時：吸附速率＝脫附速率吸附平衡方程（KA為吸附平衡常數(shù)）(14.1.11)表觀吸附速率＝吸附速率－脫附速率第一節(jié)固相催化反應(yīng)器達到（二）表面化學(xué)反應(yīng)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器表面反應(yīng)方程各反應(yīng)組分與活性中心的絡(luò)合物表觀反應(yīng)速率＝正反應(yīng)速率－副反應(yīng)速率反應(yīng)達到平衡時：正反應(yīng)速率＝副反應(yīng)速率(14.1.17)(14.1.18)（二）表面化學(xué)反應(yīng)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器表面反應(yīng)方程各反（三）本征動力學(xué)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器基本假設(shè)：①三個反應(yīng)步驟中必然存在一個控制步驟；②除控制步驟外，其他步驟處于平衡狀態(tài)；③吸附過程和脫附過程屬理想過程，即可用蘭格謬爾吸附模型來描述。反應(yīng)的基本過程（三）本征動力學(xué)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器基本假設(shè)：反應(yīng)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器A的吸附速率：(14.1.22)表觀反應(yīng)速率：(14.1.23)P的脫附速率：(14.1.24)(14.1.25)各過程的速率方程（氣固相反應(yīng)）第一節(jié)固相催化反應(yīng)器A的吸附速率：(14.1.22)表觀1.反應(yīng)物吸附過程控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器表面反應(yīng)和產(chǎn)物的脫附達到平衡(14.1.31)1.反應(yīng)物吸附過程控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器表面反應(yīng)和產(chǎn)物2.表面反應(yīng)過程控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器反應(yīng)物吸附和產(chǎn)物的脫附達到平衡(14.1.38)2.表面反應(yīng)過程控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器反應(yīng)物吸附和產(chǎn)物3.產(chǎn)物脫附過程控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器反應(yīng)過程、反應(yīng)物的吸附達到平衡(14.1.45)3.產(chǎn)物脫附過程控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器反應(yīng)過程、(14第一節(jié)固相催化反應(yīng)器冪函數(shù)型的速率方程特點：形式簡單，計算方便，比較適用于反應(yīng)的控制不如雙曲線型的速率方程能反映反應(yīng)的機理第一節(jié)固相催化反應(yīng)器冪函數(shù)型的速率方程特點：第一節(jié)固相催化反應(yīng)器（四）本征動力學(xué)方程的實驗測定固相催化反應(yīng)本征動力學(xué)實驗的關(guān)鍵：排除外擴散和內(nèi)擴散過程的影響排除外擴散影響的方法：加大流體速度，提高流體湍流程度，可以減小邊界層的厚度，使邊界層的擴散阻力小到足以忽略的程度

排除內(nèi)擴散影響的方法：盡量減小催化劑的顆粒直徑第一節(jié)固相催化反應(yīng)器（四）本征動力學(xué)方程的實驗測定固相催第一節(jié)固相催化反應(yīng)器有外擴散阻力填充量m2（層高度h2）高流速區(qū)無外擴散阻力填充量m1（層高度h1）消除外擴散影響的實驗條件的確定方法(h1>h2)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器有外擴散阻力填充量m2高流速區(qū)無外擴第一節(jié)固相催化反應(yīng)器有內(nèi)擴散阻力無內(nèi)擴散阻力消除內(nèi)擴散影響的實驗條件的確定方法第一節(jié)固相催化反應(yīng)器有內(nèi)擴散阻力無內(nèi)擴散阻力消除內(nèi)擴散影第一節(jié)固相催化反應(yīng)器思考題：固體催化劑顆粒內(nèi)部各處的反應(yīng)速率是否相同？為什么?內(nèi)部各處濃度不同、溫度也有可能不同。本征動力學(xué)方程不便于應(yīng)用第一節(jié)固相催化反應(yīng)器思考題：固體催化劑顆粒內(nèi)部各處的反應(yīng)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器四、固相催化反應(yīng)的宏觀動力學(xué)(一)宏觀反應(yīng)速率宏觀反應(yīng)速率(－RA)：催化劑顆粒體積為基準(zhǔn)的平均反應(yīng)速率。本征反應(yīng)速率、催化劑顆粒大小、形狀、擴散速率影響因素：－RA與－rA之間的關(guān)系：(14.1.46)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器四、固相催化反應(yīng)的宏觀動力學(xué)宏觀反應(yīng)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器（二）催化劑的有效系數(shù)(effectivefactor、亦稱效率因子)反應(yīng)物A在催化劑表面的濃度以顆粒體積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率常數(shù)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器（二）催化劑的有效系數(shù)(effect流體邊界層0R催化劑顆粒cAbcAscA＋dcAcA半徑位置0rRrR0流體中濃度drr（三）固相催化反應(yīng)的宏觀動力學(xué)球形固體催化劑內(nèi)反應(yīng)物A的濃度分布流體邊界層0R催化劑cAbcAscA＋dcAcA半徑位置0r第一節(jié)固相催化反應(yīng)器1.球形催化劑的基本方程0RdrrA從r＋dr面的進入量：A從r面的排出量：A的反應(yīng)量：根據(jù)物料衡算式整理可得(z＝r/R)：（邊界條件參見講義）(14.1.48)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器1.球形催化劑的基本方程0RdrrA第一節(jié)固相催化反應(yīng)器2.球形催化劑內(nèi)的濃度分布方程球形催化劑的最大反應(yīng)速率（n級反應(yīng)）球形催化劑的內(nèi)部最大擴散速率式催化劑內(nèi)部球心處的A的濃度為零，濃度梯度達到最大第一節(jié)固相催化反應(yīng)器2.球形催化劑內(nèi)的濃度分布方程球形催ΦS稱西勒(Thiele)模數(shù)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器ΦS稱西勒(Thiele)模數(shù)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器第一節(jié)固相催化反應(yīng)器以催化劑顆粒體積為基準(zhǔn)的最大反應(yīng)速率與最大內(nèi)擴散速率的比值。反映了反應(yīng)過程受內(nèi)擴散及本征反應(yīng)的影響程度。內(nèi)擴散阻力越大，De越小，ΦS值則越大。

ΦS稱西勒(Thiele)模數(shù)的物理意義第一節(jié)固相催化反應(yīng)器以催化劑顆粒體積為基準(zhǔn)的最大反應(yīng)速率第一節(jié)固相催化反應(yīng)器對于1級反應(yīng)n＝1基本方程變形為：顆粒內(nèi)部濃度分布積分得(14.1.59)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器對于1級反應(yīng)n＝1基本方程變形為第一節(jié)固相催化反應(yīng)器3.球形催化劑內(nèi)的宏觀速率方程（1級反應(yīng)）(14.1.62)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器3.球形催化劑內(nèi)的宏觀速率方程（1級第一節(jié)固相催化反應(yīng)器由催化劑的有效系數(shù)的定義：(14.1.64)(14.1.62)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器由催化劑的有效系數(shù)的定義：(14.1

利用直徑為0.3cm的球形硅鋁催化劑進行粗柴油的催化分解反應(yīng)，該反應(yīng)可以認為一級反應(yīng)，且在630℃時的本征動力學(xué)方程為-rA=7.99×10-7pAmol/(s?cm3)。已知粗柴油的有效擴散系De=7.82×10-4cm2/s，試計算該催化反應(yīng)的催化劑的有效系數(shù)。

例題14.1.1第一節(jié)固相催化反應(yīng)器利用直徑為0.3cm的球形硅鋁催化劑進行粗柴油根據(jù)氣體方程：所以本征動力學(xué)方程的反應(yīng)常數(shù)為：一級反應(yīng)的西勒數(shù)為：第一節(jié)固相催化反應(yīng)器解：根據(jù)氣體方程：所以本征動力學(xué)方程的反應(yīng)常數(shù)為：一級反應(yīng)的西勒第一節(jié)固相催化反應(yīng)器4.西勒模數(shù)對固相催化反應(yīng)過程的影響(14.1.64)值越?。悍磻?yīng)速率與擴散速率的比值越小，宏觀反應(yīng)速率受擴散的影響就越小。<0.1-0.3,1值越大：反應(yīng)速率與擴散速率的比值越大，宏觀反應(yīng)速率受擴散的影響就越大。>5-9,1/(<0.1)反應(yīng)動力學(xué)控制擴散控制第一節(jié)固相催化反應(yīng)器4.西勒模數(shù)對固相催化反應(yīng)過程的影響第一節(jié)固相催化反應(yīng)器操作方式：固定床催化反應(yīng)器多用于氣－固催化反應(yīng)，其一般操作方式是氣體從上而下通過床層。應(yīng)用：石油化工、有機化工、廢水/廢氣的催化處理特點：催化反應(yīng)大多數(shù)都伴隨著熱效應(yīng)，反應(yīng)器的溫度控制是反應(yīng)器操作的關(guān)鍵反應(yīng)器類型：熱交換方式可分為絕熱式反應(yīng)器、換熱式反應(yīng)器、自熱式反應(yīng)器等。五、固相催化反應(yīng)器的設(shè)計與操作（一）固定床催化反應(yīng)器第一節(jié)固相催化反應(yīng)器操作方式：固定床催化反應(yīng)器多用于氣－第一節(jié)固相催化反應(yīng)器對已知原料組成和要實現(xiàn)的轉(zhuǎn)化率,計算求出反應(yīng)器的體積、催化劑的需要量、床層高度以及有關(guān)的工藝參數(shù)等。設(shè)計簡化模型：一維擬均相理想模型（最簡單的模型）的基本假設(shè)：①流體在反應(yīng)器內(nèi)徑向溫度、濃度均一，僅沿軸向變化，流體流動相當(dāng)于推流式反應(yīng)器。②流體與催化劑在同一截面處的溫度、反應(yīng)物濃度相同

固定床反應(yīng)器設(shè)計的主要任務(wù)：第一節(jié)固相催化反應(yīng)器對已知原料組成和要實現(xiàn)的轉(zhuǎn)化率,計算第一節(jié)固相催化反應(yīng)器1.等溫反應(yīng)器的設(shè)計反應(yīng)速率方程設(shè)計方程(14.1.72)物料衡算式(14.1.71)根據(jù)設(shè)計方程可求出m、繼而可求出床層高度第一節(jié)固相催化反應(yīng)器1.等溫反應(yīng)器的設(shè)計反應(yīng)速率方程設(shè)第一節(jié)固相催化反應(yīng)器物料衡算式的推導(dǎo)對于厚度為dl的床層微體積單元A的進入量：qn

AA的流出量：qn

A＋dqnAA的反應(yīng)量：A的積累量：0第一節(jié)固相催化反應(yīng)器物料衡算式的推導(dǎo)對于厚度為dl的床層

三氯乙烯(TCE:C2HCl3)與TiO2接觸反應(yīng)時，大部分轉(zhuǎn)化成CO2和HCl(Cl-)，還生成少量的COCl2和CHCl3。TCE濃度為c0=0.02mol/m3的地下水用填充TiO2的反應(yīng)器分解，流量為Q=0.05m3/s，分解反應(yīng)的速度是：式中反應(yīng)速度常數(shù)a、b分別為:a=0.029m3/(s?kg)，

b=109m3/mol。求TCE濃度減少80%所需催化劑重量W。例題14.1.2第一節(jié)固相催化反應(yīng)器三氯乙烯(TCE:C2HCl3)與TiO2接解：代入數(shù)據(jù)求得：第一節(jié)固相催化反應(yīng)器得：由式14.1.72解：代入數(shù)據(jù)求得：第一節(jié)固相催化反應(yīng)器得：由式14.1.第一節(jié)固相催化反應(yīng)器物料衡算式反應(yīng)速率方程(溫度、轉(zhuǎn)化率)2.非等溫固定床催化反應(yīng)器的設(shè)計熱量衡算式溫度分布第一節(jié)固相催化反應(yīng)器物料衡算式2.非等溫固定床催化反應(yīng)器第一節(jié)固相催化反應(yīng)器（二）流化床反應(yīng)器的設(shè)計與操作Lm固定式Lmf臨界流態(tài)化Lf散式流態(tài)化Lf聚式流態(tài)化節(jié)涌氣體輸送顆粒的流化及流化態(tài)的各種形式

第一節(jié)固相催化反應(yīng)器（二）流化床反應(yīng)器的設(shè)計與操作Lm固流化床反應(yīng)器：催化劑顆粒處于流態(tài)化狀態(tài)的反應(yīng)器1.固體粒子的流化態(tài)與流化床反應(yīng)器第一節(jié)固相催化反應(yīng)器流化床的主要優(yōu)點：①熱能效率高，床內(nèi)溫度易于維持均勻；②傳質(zhì)效率高；③顆粒一般較小，可以消除內(nèi)擴散的影響；④反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)簡單。流化床的主要不足：①能量消耗大；②顆粒間的磨損和帶出造成催化劑的損耗；③氣固反應(yīng)的流動狀態(tài)不均勻，會降低氣固接觸面積；④顆粒的流動基本上時全混流，同時造成流體的返混，影響反應(yīng)速率。流化床反應(yīng)器：催化劑顆粒處于流態(tài)化狀態(tài)的反應(yīng)器1.固體粒子的流化床反應(yīng)器設(shè)計的簡化模型均相模型（全混流模型、活塞流模型）

第一節(jié)固相催化反應(yīng)器2.流化床的設(shè)計流化床反應(yīng)器的設(shè)計模型物料平衡式熱量平衡式流體力學(xué)方程動力學(xué)方程流化床反應(yīng)器設(shè)計的簡化模型第一節(jié)固相催化反應(yīng)器2.流化床(1)催化反應(yīng)有哪些基本特征？(2)固體催化劑的一般組成是什么？載體在固體催化劑中起什么作用？(3)固相催化反應(yīng)過程一般可概括為哪些步驟？(4)固相催化反應(yīng)有哪些基本特點？(5)固相催化反應(yīng)的本征動力學(xué)過程包括哪些步驟？(6)在進行本征動力學(xué)速率方程的實驗測定中，如何消除外擴散和內(nèi)擴散的影響？分別如何確定實驗條件？

本節(jié)思考題第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(1)催化反應(yīng)有哪些基本特征？本節(jié)思考題第一節(jié)固相催化(7)催化劑有效系數(shù)的基本定義什么？它有哪些用途？(8)催化西勒(Thiele)模數(shù)的物理意義是什么？具體說明西勒(Thiele)模數(shù)的大小如何影響催化劑的有效系數(shù)？(9)簡述影響球形催化劑有效系數(shù)的主要因素及其產(chǎn)生的影響。(10)什么是流化床反應(yīng)器？與固定床反應(yīng)器相比，它有哪些優(yōu)缺點？本節(jié)思考題第一節(jié)固相催化反應(yīng)器(7)催化劑有效系數(shù)的基本定義什么？它有哪些用途？本節(jié)思考第二節(jié)氣－液相反應(yīng)器第十四章非均相化學(xué)反應(yīng)器第二節(jié)氣－液相反應(yīng)器第十四章非均相化學(xué)反應(yīng)器一、氣－液相反應(yīng)二、氣液相反應(yīng)動力學(xué)三、氣液相反應(yīng)器的設(shè)計第二節(jié)氣液相反應(yīng)器本節(jié)的主要內(nèi)容一、氣－液相反應(yīng)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器本節(jié)的主要內(nèi)容氣－液相反應(yīng)：反應(yīng)物中的一個和一個以上組分在氣相中，其它組分均處于液相狀態(tài)的反應(yīng)稱為氣液相反應(yīng)。特點：反應(yīng)一般只發(fā)生在液相中，氣相不發(fā)生反應(yīng)。應(yīng)用：有害氣體的化學(xué)吸收；飲用水、污水的臭氧氧化、印染廢水的臭氧脫色；硝酸鹽污染地下水的氫氣還原處理等；污水好氧生物處理中的曝氣；有機、還原性氣體的生物處理。一、氣－液相反應(yīng)（一）氣－液相反應(yīng)及其應(yīng)用第二節(jié)氣液相反應(yīng)器氣－液相反應(yīng)：反應(yīng)物中的一個和一個以上組分在氣相中，其它組分（二）氣液相反應(yīng)過程氣泡液相第二節(jié)氣液相反應(yīng)器（二）氣液相反應(yīng)過程氣泡液相第二節(jié)氣液相反應(yīng)器氣膜液膜氣相主體液相主體相界面AA1A2BBP3P4A5①A從氣相主體通過氣膜擴散到氣液相界面；②A從相界面進入液膜，同時B從液相主體擴散進入液膜；③A、B在液膜內(nèi)發(fā)生反應(yīng)；④生成物P的擴散；⑤液膜中未反應(yīng)完的A擴散進入液相主體，在液相主體與B發(fā)生反應(yīng)。

幾點注意傳質(zhì)和反應(yīng)的綜合本征反應(yīng)速率宏觀反應(yīng)速率反應(yīng)控制傳質(zhì)控制第二節(jié)氣液相反應(yīng)器氣膜液膜氣相主體液相主體相界面AA1A2BBP3P4A5①A氣相主體氣膜液膜液相主體相界面二、氣液相反應(yīng)動力學(xué)（一）氣液相反應(yīng)的基本方程第二節(jié)氣液相反應(yīng)器氣相主體氣膜液膜液相主體相界面二、氣液相反應(yīng)動力學(xué)第二節(jié)氣氣相主體氣膜液膜液相主體相界面二級不可逆氣液相反應(yīng)本征反應(yīng)速率方程為：（注意：液相中的反應(yīng)，即單位液體，而不是混合液體積的反應(yīng)速率）A的擴散進入量：反應(yīng)量：積累量：定常態(tài)(0)A的擴散出去量：第二節(jié)氣液相反應(yīng)器氣相主體氣膜液膜液相主體相界面二級不可逆氣液相反應(yīng)本征反應(yīng)速反應(yīng)物A的物料衡算式：(14.2.1)(14.2.2)(14.2.3)二級不可逆氣液相反應(yīng)同理，B的基本方程第二節(jié)氣液相反應(yīng)器反應(yīng)物A的物料衡算式：(14.2.1)(14.2.2)(14反應(yīng)速率與界面擴散速率的關(guān)系：A的消失速率＝通過氣液相界面的擴散速率則以相界面積為基準(zhǔn)的反應(yīng)速率可表示為：(14.2.7)基本方程的應(yīng)用：根據(jù)反應(yīng)條件，求出反應(yīng)組分在液膜中的分布在反應(yīng)達到定常態(tài)時第二節(jié)氣液相反應(yīng)器反應(yīng)速率與界面擴散速率的關(guān)系：A的消失速率＝通過氣液相界面的(二)不同類型氣液相反應(yīng)的宏觀速率方程按本征反應(yīng)速率的快慢分類瞬間反應(yīng)快速反應(yīng)中速反應(yīng)慢速反應(yīng)反應(yīng)控制步驟不同反應(yīng)區(qū)域及濃度分布模式各不相同邊界條件、宏觀速率方程不同第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(二)不同類型氣液相反應(yīng)的宏觀速率方程按本征反應(yīng)速率的快慢分1.瞬間反應(yīng)(1)瞬間反應(yīng)的特點及其反應(yīng)區(qū)域與濃度分布反應(yīng)過程為？？？控制。相界面液膜反應(yīng)面氣膜δδL

傳質(zhì)

組分A和組分B之間的反應(yīng)瞬間完成，A與B不能共存。在液膜內(nèi)的某一個面上A和B的濃度均為0，該面稱“反應(yīng)面”，“反應(yīng)面”的位置隨液相中B的濃度的升高向氣膜方向移動。第二節(jié)氣液相反應(yīng)器1.瞬間反應(yīng)(1)瞬間反應(yīng)的特點及其反應(yīng)區(qū)域與濃度分布反應(yīng)過相界面（反應(yīng)面）當(dāng)液相濃度升高到某一數(shù)值時，反應(yīng)面與氣液界面重合，這種情況稱“界面反應(yīng)”。界面反應(yīng)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器相界面（反應(yīng)面）當(dāng)液相濃度升高到某一數(shù)值時，反應(yīng)面與氣液界面(2)瞬間反應(yīng)的宏觀速率方程反應(yīng)過程為傳質(zhì)控制過程宏觀反應(yīng)速率與擴散速率相等瞬間反應(yīng)解析的核心是如何計算擴散速率A、B在液膜中的擴散速率(14.2.10)(14.2.11)相界面液膜反應(yīng)面氣膜δδL第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(2)瞬間反應(yīng)的宏觀速率方程反應(yīng)過程為傳質(zhì)控制過程A、B在液在反應(yīng)邊界(14.2.15)利用A、B的擴散速率間的關(guān)系，消除難以測定的A在液膜中的傳質(zhì)系數(shù)相界面液膜反應(yīng)面氣膜δδL第二節(jié)氣液相反應(yīng)器在反應(yīng)邊界(14.2.15)利用A、B的擴散速率間的關(guān)系，消物理吸收時的最大傳質(zhì)速率(14.2.16)瞬間反應(yīng)的增強系數(shù)(enhancementfactor)(14.2.18)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器物理吸收時的最大傳質(zhì)速率(14.2.16)瞬間反應(yīng)的增強系數(shù)利用在氣膜中的擴散速率方程和亨利定律，消除上式中難以測得的界面濃度可得:(14.2.25)(14.2.26)KGA為氣相總擴散系數(shù)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器利用在氣膜中的擴散速率方程和亨利定律，消除上式中難以測得的界

瞬間反應(yīng)A(g)+αB(l)→P的反應(yīng)平面隨液相中B的濃度的升高而向氣液界面移動。當(dāng)B的濃度高于某臨界濃度cBL,C以上時，反應(yīng)平面與氣液界面重合，此時的反應(yīng)稱界面反應(yīng)。試推導(dǎo)出cBL,C的表達式，并給出氣液界面反應(yīng)的宏觀速率方程。例題14.2.1第二節(jié)氣液相反應(yīng)器瞬間反應(yīng)A(g)+αB(l)→P的反應(yīng)平面隨液解：(1)根據(jù)題意，在氣液界面處A、B的濃度均為零由得故A在氣膜中的擴散速率：根據(jù)NA和NB的關(guān)系式：故B在液膜中的擴散速率：第二節(jié)氣液相反應(yīng)器解：(1)根據(jù)題意，在氣液界面處A、B的濃度均為零由得故A在另解(1)：由(14.2.22)式得：整理可得界面反應(yīng)：即：故第二節(jié)氣液相反應(yīng)器另解(1)：由(14.2.22)式得：整理可得界面反應(yīng)：即：(2)界面反應(yīng)的宏觀速率等于A在氣膜中的擴散速率，故以氣液界面面積為基準(zhǔn)的宏觀反應(yīng)速率方程為：宏觀反應(yīng)速率方程第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(2)界面反應(yīng)的宏觀速率等于A在氣膜中的擴散速率，故以氣液界

廢氣中的0.1%硫化氫用乙醇胺溶液(RNH2:CBL=1.2mol/m3)吸收，吸收反應(yīng)為瞬間反應(yīng)：求總反應(yīng)吸收速度。氣相擴散阻力很小(pAi=pA)時，求化學(xué)吸收增強因子。已知：液相傳質(zhì)系數(shù)kLA=4.3×10-5m/s，氣相傳質(zhì)系數(shù)kGA=5.9×10-7mol/(m2?s?Pa)，組分A的液相擴散系數(shù)DLA=1.48×10-9m2/s，組分B的液相擴散系數(shù)DLB=0.95×10-9m2/s，組分A的亨利常數(shù)HA=12.2Pa?m3/mol，壓力為101.3kPa，溫度為293K。例題14.2.2第二節(jié)氣液相反應(yīng)器廢氣中的0.1%硫化氫用乙醇胺溶液(RNH2:解：先確定反應(yīng)界面在相界面還是在液膜內(nèi)由于cBL=1.2mol/m3<cBL,C，因此反應(yīng)在液膜內(nèi)進行。

由例題14.2.1(1)的結(jié)果得：第二節(jié)氣液相反應(yīng)器解：先確定反應(yīng)界面在相界面還是在液膜內(nèi)由于cBL=1.2mo總傳質(zhì)系數(shù)KG的計算由式14.2.26得：第二節(jié)氣液相反應(yīng)器總傳質(zhì)系數(shù)KG的計算由式14.2.26得：第二節(jié)氣液相反由式14.2.17得:由于反應(yīng)，吸收速度增加了10%。第二節(jié)氣液相反應(yīng)器由式14.2.17得:由于反應(yīng)，吸收速度增加了10%。第二節(jié)A與B之間的反應(yīng)速率較快反應(yīng)發(fā)生在液膜內(nèi)的某一區(qū)域中在液相主體不存在A組分，不發(fā)生A和B之間的反應(yīng)2.快速反應(yīng)(1)快速反應(yīng)的特點及其反應(yīng)區(qū)域與濃度分布(C)二級快反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生在在液膜內(nèi)反應(yīng)區(qū)注意A、B濃度在液膜中的分布第二節(jié)氣液相反應(yīng)器A與B之間的反應(yīng)速率較快2.快速反應(yīng)(1)快速反應(yīng)的特點及其當(dāng)B在液相中大量過剩時（濃度很高時），與A發(fā)生反應(yīng)消耗的B的量可以忽略不計時，在液膜中B的濃度近似不變，反應(yīng)速率只隨液膜中A的濃度變化而變化，這種情況稱擬一級快速反應(yīng)。擬一級快速反應(yīng)反應(yīng)區(qū)？與一般二級反應(yīng)的區(qū)別？反應(yīng)區(qū)液相主體中B的濃度可視為常數(shù)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器當(dāng)B在液相中大量過剩時（濃度很高時），與A發(fā)生反應(yīng)消耗的B的(2)擬一級快速反應(yīng)的宏觀反應(yīng)速率方程反應(yīng)過程的基本方程：邊界條件為（假設(shè)反應(yīng)區(qū)域充滿整個液膜）:(14.2.31)反應(yīng)區(qū)液相主體中B的濃度第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(2)擬一級快速反應(yīng)的宏觀反應(yīng)速率方程反應(yīng)過程的基本方程：邊(14.2.7)在定常態(tài)時對(14.2.31)式進行微分可得：(14.2.33)Hatta(八田)數(shù)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器(14.2.7)在定常態(tài)時對(14.2.31)式進行微分可得的物理意義：最大反應(yīng)速率與最大擴散速率之比(14.2.36)的物理意義：宏觀反應(yīng)速率與最大擴散速率之比快速反應(yīng)的增強系數(shù)(14.2.40)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器的物理意義：最大反應(yīng)速率與最大擴散速率之比(14.2.36)利用在氣膜中的擴散速率方程和亨利定律，消除上式中難以測得的界面濃度可得:(14.2.45)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器利用在氣膜中的擴散速率方程和亨利定律，消除上式中難以測得的界A與B的反應(yīng)速率較慢A與B在液膜中反應(yīng)，但一部分A進入液相主體，與B發(fā)生反應(yīng)3.中速反應(yīng)(1)中速反應(yīng)的特點及其反應(yīng)區(qū)域與濃度分布(E)二級中速反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生在液膜及液相主體內(nèi)第二節(jié)氣液相反應(yīng)器A與B的反應(yīng)速率較慢3.中速反應(yīng)(E)二級中速反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)(2)擬一級中速反應(yīng)的宏觀反應(yīng)速率方程反應(yīng)過程的基本方程：邊界條件為（假設(shè)反應(yīng)區(qū)域充滿整個液膜）:在邊界條件下，對基本方程進行積分可得cA在液膜中的分布，微分后可得宏