催化反應器工程內(nèi)容簡介

1 1引言1

2 1引言39

3 1引言116

4 1引言151

5 1可溶性酶催化反應動力學224

6 1電催化和電極動力學280

6 1 1引言280

6 1 2電化學系統(tǒng)281

6 1 3電催化熱力學和電極反應動力學282

6 1 4電極反應系統(tǒng)285

6 1 5多孔催化電極系統(tǒng)289

6 2燃料電池和蓄電池中的電催化299

6 2 1旁流背進式Br2/Br-多孔電極299

6 2 2DMFC Pt"_blank" href="/item/宏觀動力學/12712675" data-lemmaid="12712675">宏觀動力學302

6 2 3多孔電極的多尺度分析312

6 2 4鋰離子蓄電池正極多尺度分析319

6 3電催化有機合成反應324

6 3 1循環(huán)流動填充床電催化有機合成反應324

6 3 2硝基苯電還原制對氨基苯酚PBEDR實例329

6 3 3填充床電極的理論330

6 4光催化反應工程及其反應器335

6 4 1引言335

6 4 2半導體光催化反應熱力學337

6 4 3半導體光催化反應動力學341

6 4 4太陽能光催化水處理反應器347

參考文獻3532100433B

流化床催化反應器是一種由殼體、氣體分布裝置、換熱裝置、氣固分離裝置、內(nèi)部構件以及催化劑顆粒的加入和卸出裝置等組成的反應器。殼體一般做成圓柱形，也有做成圓錐形的。反應氣體從進氣管進入反應器，經(jīng)氣體分布板進入床層。

顧名思義氣體分布板的作用是為了使氣體分布均勻，分布板的設計必須保證不漏料也不堵塞，且安裝方便。床層設置內(nèi)部構件(可以是擋板或擋網(wǎng)) 的目的在于打碎氣泡，改善氣固接觸和減小返混，流化床反應器的換熱裝置，可以將換熱器裝在床層內(nèi)，也可以在床層周圍裝設夾套，視熱負荷大小而定。2100433B

連續(xù)換熱研究背景

反應器是食品添加劑、芳香除臭劑、脂肪酸及其衍生物等行業(yè)生產(chǎn)中的關鍵設備，是生產(chǎn)過程中一系列設備中的核心設備，反應器的型式、尺寸大小等，在很大程度上決定著產(chǎn)量和質量，因此反應器的選型、設計計算和選擇最優(yōu)化的操作條件，是化工生產(chǎn)中極為重要的課題。

反應器多種多樣，根據(jù)結構型式可分為塔式反應器、管式反應器和釜式反應器。根據(jù)操作方式可分為間歇、連續(xù)、半連續(xù)(或半間歇)三種方式。管式反應器是應用較多的一種連續(xù)操作反應器，常用的管式反應器有水平管式反應器、立管式反應器、盤管式反應器和U形管式反應器等型式。由于管式反應器結構簡單、加工方、便耐高壓、傳熱面積大，特別適用于強烈放熱和加壓下的反應，易實現(xiàn)自動控制、節(jié)省動力、生產(chǎn)能力高等特點，因此廣泛用于氣相、均液相、非均液相、氣液相、氣固相、固相等反應。為保證式反應器內(nèi)具有良好的傳熱與傳質條件，使之接近于理想置換反應器，一般要求流體在管內(nèi)作高速湍流運動。管式連續(xù)換熱催化反應器設計的基本內(nèi)容是：選擇合適的反應器型式；確定最佳的工藝條件；計算需要的反應器體積。設計計算中所應用的基本方程式是物料衡算式、熱量衡算式和反應動力學方程式，反應過程如有較大的壓力降并影響反應速度時，還要加上動量衡算式。管式連續(xù)換熱催化反應器的設計計算也就是上述方程組的求解。

連續(xù)換熱物料衡算

由于反應器內(nèi)溫度和反應物濃度等參數(shù)隨空間或時間而變，化學反應速度也隨之改變，因而必須選取上述參數(shù)不變的微元體積和微元時間作為物料衡算的空間基準和時間基準。

對理想管式流動反應器建立物料衡算式，可以得到理想管式流動反應器的基礎設計方程式。物料在管式流動反應器內(nèi)進行理想置換流動時，物料衡算式有如下特點：

（1）物料流動處于穩(wěn)定狀態(tài)，反應器內(nèi)各點物料濃度、溫度和反應速度均不隨時間而變，故可取任意時間間隔進行衡算。

（2）沿流動方向物料濃度、溫度和反應速度的改變。

（3）穩(wěn)定狀態(tài)下，微元時間、微元體積內(nèi)反應物的積累量為零。

物料衡算式給出了反應物濃度或轉化率隨反應器內(nèi)位置或時間變化的函數(shù)關系。

連續(xù)換熱熱量衡算

反應均有顯著的熱效應，因此隨著化學反應的進行，物系的溫度也有所變化，而溫度變化又會影響反應速度，必須通過熱量衡算計算反應器內(nèi)各點溫度(或各個時間的溫度)，進而確定該點(或該時間)的化學反應速度。

與物料衡算一樣，應選取溫度和濃度等參數(shù)不變的微元時間和微元體積為基準。計算熱量時，同一熱量衡算式內(nèi)各項熱量應取同一基準溫度。

熱量衡算式給出了溫度隨反應器內(nèi)位置或時間變化的函數(shù)關系式。物料衡算式、熱量衡算式和反應動力學方程式是相互依存、緊密聯(lián)系的。在物料衡算和熱量衡算聯(lián)立方程時，必須知道反應器內(nèi)物料流動混合狀況，因為

流動混合狀況影響著反應器內(nèi)的濃度和溫度分布。生產(chǎn)實際中，細長型的管式流動反應器，可以近似地看成理想置換反應器。

連續(xù)換熱研究結論

進行一個特定的化學反應，采用數(shù)學模擬法完成反應器的放大設計后，還需結合反應特點通過對反應器的性能進行比較而選擇適宜的反應器型式和操作方式。比較的依據(jù)為：第一，生產(chǎn)能力，即單位時間單位體積反應器所能得到的產(chǎn)物量，也就是在得到同等產(chǎn)物量時所需反應器體積大小的比較。第二，反應的選擇性，即主副反應產(chǎn)物的比例。副產(chǎn)物的多少影響著原料的消耗量、分離流程的選擇及分離設備的大小，因此應選擇能提高主反應產(chǎn)物的操作方式。反應的選擇性往往是復雜反應的主要矛盾，采用數(shù)學模擬法可使這一反復過程變得相對簡單些。 必須指出，采用數(shù)學模擬法并不是說可以完全脫離實驗數(shù)據(jù)，相反，它需要更為精確的實驗數(shù)據(jù)驗證模擬計算過程和結果正確性，只是需要的實驗量較小。 2100433B