反应工程第八章.ppt

概述
流–固相非催化反应简称流–固相反应,是一类重要的化学反应。这类反应中有流体–气体或液体,有固体,可表示为:
A(流体)+B(固体)→C(流体)+D(固体)
这是一个普遍式,实际反应按A、B、C、D物相组合方式具有多种类型,但其中的固体不是催化剂,而是反应物或者产物。
第八章流-固相非催化反应
本章主要内容如下:
–固相反应的分类及特点;
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第八章流-固相非催化反应
流–固相反应可以分为气-固相反应和液–固相反应两大类。
一、气–固相非催化反应
气–固相反应可以分成五类。
(固)→B(固)+C(气)
固体分解反应,是工业上制备金属氧化物的主要反应。
CaCO3(S)= CaO(S)+CO2(g)
第一节流–固相非催化反应的分类及特点
8-1 流–固相非催化反应的分类
(固)+B(气)→C(气)
固体气化反应,在化工生产中广泛应用,例如煤的燃烧和气化反应。
C(S)+ O2(g)= CO2(g)
C(S)+ H2O(g)= CO(g)+ H2(g)
2C(S)+ O2(g)= 2CO(g)
(固)+B(气)→C(固)
金属的氧化、低价氧化物的氧化以及特殊固相产品的制备。
4Fe(S)+3O2(g)= 2Fe2O3(S)
(气)+B(气)=C(固)+D(气)
这类反应是制备超细材料的一种重要方法,例如:
TiCl4(g)+O2(g)= TiO2(S)+2Cl2(g)
(固)+B(气)→C(固)+D(气)
这类反应在气–固相反应中最为普遍,广泛的涉及各个工业领域。
4FeS2(S)+11O2(g)=2Fe2O3(S)+8SO2(g)
二、液–固相非催化反应
液–固相反应可以分为五类。
(固)+B(液)→ C(固)+D(气)
(固)+B(液)→C(固)+D(液)+E(气)
(固)+B(液)→C(液)
(固)+B(液)→C(固)
(固)+B(液)→C(固)+D(液)
流–固相反应具有以下特点。

流–固相反应按照反应物和产物的物相分类,反应类型多。对于不同类型的反应,工艺流程、操作条件以及反应器型式各不相同。

固相物料种类繁多,性质各不相同。例如固相物料有天然矿物,颗粒大小不一,几何形状各不相同。不同性质的颗粒在反应器中的流动状况不同,其动力学行为也不同,直接影响到反应器型式的选择和设计。
8-2 流–固相非催化反应的特点

流–固相反应的反应装备有间歇反应器和连续反应器。在连续反应器中,有固定床、移动床、流化床和气流床反应器。

用气体或者用液体对固相进行化学加工,都要求固相物料的转化率较高。
–固相反应的反应温度高
大多数气–固相反应属于高温焙烧和高温锻烧反应,反应温度较高,一般在500℃以上。
流–固相非催化反应工程是化学反应工程的一个组成部分,研究方法是数学模拟方法和工业试验相结合。
–固相反应的反应过程模型及其总体速率。
8-4 流–固相非催化反应的研究方法
,研究流–固两相的流动性质,采用数学方法归纳成数学模型,数学模型的应用严格限制在实验范围内。这种研究方法称为“冷态”实验。
,即“热态”试验,对反应动力学和“冷态”试验结果进行检验和修正。
8-4 流–固相非催化反应的研究方法