反應器傳遞過程

反應器傳遞過程

反應器中所進行的反應過程可分解為化學過程(見本徵動力學)和屬於物理性質的傳遞過程,後者也影響反應的結果。反應器中的傳遞過程包括物料的返混、微觀混合、巨觀混合、反應相外傳質和傳熱、反應相內傳質和傳熱及滴際混合和泡際混合等多種形式。傳遞過程的研究,是建立反應器數學模型的必要前提。

簡介

反應器中所進行的反應過程可分解為化學過程(見本徵動力學)和屬於物理性質的傳遞過程,後者也影響反應的結果。反應器中的傳遞過程包括物料的返混微觀混合、巨觀混合、反應相外傳質和傳熱反應相內傳質和傳熱滴際混合泡際混合等多種形式。傳遞過程的研究,是建立反應器數學模型的必要前提。
化學反應本身屬性由本徵動力學描述。反應場所(如氣固催化反應過程中的固體催化劑的表面,氣液相反應過程中的液相)在一定的反應條件(溫度、反應物濃度、催化劑等)下的反應速率,受本徵動力學規律的支配,與反應器的形狀和幾何尺寸以及操作條件(操作溫度、操作壓力、流速)等因素沒有直接關係。但傳遞過程影響反應器中的濃度分布溫度分布也必然影響反應場所的濃度和溫度條件,從而影響表觀速率和表觀選擇性等反應結果。
反應器中的傳遞過程規律只與設備和操作條件有關,而與反應器中進行的是什麼反應沒有直接關係。它與反應的本徵動力學不同,後者反映的是各不同反應中的規律。例如實現氣固相催化反應的固定床反應器,可採用不同的催化劑,可用於進行不同的反應。但其返混規律、反應相內外的熱量、質量傳遞規律等,屬於反應器的共性,與所進行的反應沒有直接關係。這些共性規律可用於不同的反應系統,與各種化學反應的動力學特徵相結合,就可以認識不同反應過程的全貌。
就工業反應器的研究方法而言,由於多數場合化學反應對傳遞過程的影響可以忽略或者可以預測,因此宜於超脫化學反應而專門進行傳遞過程規律的研究,在沒有化學反應的條件下進行的實驗研究稱為冷模試驗。通過冷模試驗所得到的傳遞過程規律,可以用於建立反應器數學模型,也可以用於進行反應器的開發和工程放大。冷模試驗耗資少,易於實現,甚至可建立大型的試驗裝置,以模擬工業反應器的傳遞條件。

配圖

傳遞過程之一傳遞過程之一

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