前言:
“多相系統(tǒng)中的化學反應與傳遞現(xiàn)象”是《反應工程》課程的重點教學內(nèi)容之一,通過實驗使學生了解內(nèi)、外擴散過程及其對反應的影響;掌握催化劑內(nèi)擴散有效因子的概念及其實驗測定方法;
在多孔工業(yè)顆粒催化劑上進行的氣-固相催化反應一般由一下幾個步驟組成:
①反應物從氣流主體擴散到催化劑顆粒的外表面;
②反應物從外表面向催化劑的孔道內(nèi)部擴散;
③在催化劑內(nèi)部孔道所組成的內(nèi)表面上進行催化反應;
④產(chǎn)物從內(nèi)表面擴散到外表面;
⑤產(chǎn)物從外表面擴散到氣流主體。
第一個和第五個步驟稱為外擴散過程,第二個和第四個步驟稱為內(nèi)擴散過程,第三個步驟為本征動力學過程。內(nèi)擴散過程和催化劑內(nèi)表面上進行的本征動力學過程是同時進行的,因此又稱為擴散-反應過程。
單位時間內(nèi)等溫催化顆粒中實際反應的量與按外表面反應組分濃度及顆粒內(nèi)表面積計算的反應量(即不計入內(nèi)擴散影響的反應量)的比值,稱為內(nèi)擴散有效因子。
定態(tài)下,單位時間內(nèi)從催化劑顆粒外表面由擴散作用進入催化劑內(nèi)部的反應組分量與單位時間內(nèi)整個催化劑顆粒中實際反應的組分量相等,換言之,內(nèi)擴散有效因子亦可表示為:
ζ=(按反應組分外表面濃度梯度計算的擴散速率)/(按反應組分外表面濃度及內(nèi)表面積計算的反應速率)
裝置介紹:
1、裝置具有客觀性:氣固相催化反應實驗裝置結構明了和工藝管路可見度高,采用固定床管式反應器;
*2、裝置具有方便性:加熱爐為程序控溫,開放式爐,開合方便,方便反應器拆裝;
3、裝置具有安全性:具備超溫超壓報警系統(tǒng);
4、裝置體現(xiàn)先進性:采用工業(yè)一體機進行控制和數(shù)據(jù)顯示,讓學生提前接觸工業(yè)控制相關知識,鍛煉學生使用現(xiàn)代化工具的能力。
*5、裝置包含豐富的教學方式,可通過手機掃描裝置的二維碼,觀看實驗演示動畫,預習實驗內(nèi)容,要求:
5.1、動畫內(nèi)容通過現(xiàn)代化三維建模手段,采用數(shù)字音視頻處理技術,實現(xiàn)了對裝置多角度立體呈現(xiàn)和功能介紹,同時采用現(xiàn)代化技術模擬流體在預熱器及反應器內(nèi)的流動形態(tài),加強對催化反應過程的理解。
6、裝置具備物聯(lián)互通性:設備配套軟件能進行網(wǎng)上題庫建立,試卷制作及考試成績統(tǒng)計。老師可網(wǎng)上分類別建立題庫,試卷自動生成,可自主選擇試卷題型如選擇題,判斷題等,自主設置題型權重及分值,考試成績自動統(tǒng)計。
裝置功能:
1、了解氣固相催化反應實驗裝置結構和工藝流程;
2、掌握氣固相催化反應催化劑顆粒內(nèi)擴散有效因子η及本征反應動力學實驗數(shù)據(jù)的測定方法;
3、掌握催化劑的活性評價、活化再生等操作過程;