氣液固相反應過程

氣液固相反應過程

氣液固相反應過程gas-liquid-solid reaction process:反應物系呈現氣液固三相的多相反應過程,其中包括:①反應物及反應產物在氣相和液相中而固相為催化劑的催化反應過程,如重質油的加氫裂化;②反應物及反應產物存在於三相之中的非催化反應過程,如煤直接液化;③三相中只有兩相參與反應而另外一相為隋性物質的反應過程,如CO和H2的費托合成。

氣液固多相反應系統,是一個較複雜的傳質-反應的串聯過程。反應系統中存在氣液相際的傳質和液固相際的傳質。對於這種過程,可運用雙膜理論(見相際傳質)作簡化處理。例如氣相反應物A與液相反應物B在固體催化劑表面上進行反應而獲得氣相產品P,可以認為這一反應過程由下列步驟(見圖)組成:A從氣相主體傳遞到氣液界面(1);A再從氣液界面傳遞進入液相主體(2);A和B從液相傳遞到固體催化劑外表面(3);A和B向催化劑內部傳遞(4);A和B被催化劑活性中心吸附(5);A和B反應生成P(6);P從活性中心脫附(7);P向催化劑外表面傳遞(8);P從催化劑外表面傳遞到液相主體(9);P從液相主體傳遞到氣液界面(10);P從氣液界面傳遞到氣相主體 (11)。上述各步驟中阻力最大的一步,對過程的表觀速率有顯著影響。如果某步驟的阻力遠大於其他步驟,則該步驟為反應的控制步驟。

多數氣液固相反應皆可根據實際情況作出簡化。當過程由催化劑內部過程(4)至(8)控制時,則可不考慮催化劑外部傳質的影響,可把它看作擬均相反應(見多相反應過程)。另一極端情形為催化劑內部過程阻力極小,則過程由氣液或液固的相際傳質控制,為了加速反應過程,應強化外部傳質。判別外部傳質對反應過程的影響程度,對於反應器的選型及操作條件的選擇均有重要意義。

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