1、气固相非催化反应气固相非催化反应气固相非催化反应气固相非催化反应应用领域：煤气化矿石的煅烧处理结焦催化剂的再生催化剂的还原与再氧化气固相非催化反应的特点气固相非催化反应的特点气固相反应颗粒随时间变化 非稳态过程粒度1.长大：原油在碳粒床中的热裂化长大：原油在碳粒床中的热裂化2.变小：煤气化变小：煤气化3.不变：矿石煅烧、木炭的活化不变：矿石煅烧、木炭的活化气固相非催化反应器气固相非催化反应器在固体连续进料反应中，出口物料由不同RTD、不同x的各种颗粒组成。在反应条件下单颗粒的反应速率在反应器中固体颗粒的RTD平均转化率平均转化率固体颗粒的转化固体颗粒的转化连续转化模型：颗粒内部无梯度缩核模型：
2、shrinkingcore model催化剂颗粒内的积炭燃烧催化剂颗粒内的积炭燃烧SiO2-Al2O3催化剂在高折射率的CCl4溶液中低温低温中温中温高温高温连续反应模型连续反应模型固体颗粒不变气体g扩散速度快，有利于在颗粒各部位与s参与反应,grktckSSgrSSgreex)x(ckdtdxcckrFPSg 11与一级反应相似与一级反应相似缩核模型（固粒不变）缩核模型（固粒不变）反应前沿由外表面进入固体内部，留下一层完全转化的惰性固体，称为“灰层”或“产物层”。外扩散 灰层扩散 反应 灰层扩散 外扩散)s(F)g(PbSg 缩核模型（固粒不变）缩核模型（固粒不变）反应不可逆，粒子为球型，与
3、粒径相比，反应区的厚度很小气相的浓度均匀固粒为球型固产物F与反应物S密度相同（粒径不随反应变化）反应界面的移动速度相对于g的扩散速度很小)s(F)g(PbSg 缩核模型缩核模型外扩散：g通过边界层扩散（对流扩散）g在产物层扩散（Fick扩散）在rC面上的反应gcCgrrgCCggsgbmSgkcrdtdNdrdcDrdtdN)cc(KrdtdNC222444 产物层中微元体的物料衡算产物层中微元体的物料衡算sccgcgsgcggCrrgCrgCr/rr/r)cc(cc)drdcDr(drd)drdcDr()drdcDr(110044222 )/1()(sccgcgsrrgrrrccdrdcc单
4、颗粒反应速率单颗粒反应速率)rr(DkrKk)rr(ccscccmscggc 112)1()(144222scccmscgcgccgrrDkrKkrrkcrkcrdtdN表面积表面积 体积体积dtdrbMrdtdNbdtdNrbrdtdrMrdtdNrMNcsBcsgsgcsBcscsBs223411434缩核模型缩核模型 Shrinking-Core Model)1()(1/2scccmscBgscgcBscrrDkrKkrrkcbMdtdrkcbMdtdr气膜扩散控制气膜扩散控制 总速率=外扩散速率)(42gsgbmSgCCKrdtdNCCPMgSgsgbmgSSSdrrdVbdNdNCC
5、bKdtdNrbdtdNr2224)(4410rCrSCgbCgSCgC气膜扩散控制气膜扩散控制SCgbmSCCMrrtCbKdtrdrr,022313ScgbmSMrrCbKrt气膜扩散控制气膜扩散控制粒子完全反应时间转化率gbmSMCbKr333334341SCSCSrrrrx31SCSrrxtxS灰层扩散控制灰层扩散控制外扩散反应灰层扩散恒值rgcgdrdCDrdtdN240rCrSCgbCgSCgC反应物反应物g和未反应界面都在向和未反应界面都在向球粒中心移动，但与球粒中心移动，但与g的传递的传递速率相比，界面的移动速度要速率相比，界面的移动速度要小得多，可看成相对静止小得多，可看成相
6、对静止灰层扩散控制灰层扩散控制CCPMgSgCSCgdrrdVbdNdNCDrrdtdN244)11(tgCCCrrSCMdtCbDdrrrrCS02)11(3222316SCSCgCSMrrrrCbDrt灰层扩散控制灰层扩散控制gCSMCbDr62)1(2)1(3132SSxxt表面反应控制表面反应控制传质速率反应gCSMgCMPMgSgCCgSbkCrrtbkCdtdrdVbNdNkCrbdtdNbdtdN)(420rCrSCgbCgSCgC表面反应控制表面反应控制gSMbkCr31)1(1Sxt当化学反应和灰层扩散阻力相近时，代表反应速度的总速率常数 可用下式表达K1121CPDdkK变径模型（粒径缩小）变径模型（粒径缩小）灰层脱落不生成固体产物，产物为气体反应控制)(gPbSggSMbkCr31)1(1Sxt变径模型（粒径缩小）变径模型（粒径缩小）气膜扩散控制22)(1/SSgmmgmMrrrCKtrKKCbKdtdrgSCrK232)1(1Sxt总结总结整体连续反应模型：与rS无关缩核模型SSrr2
