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正文:
颗粒反应中速率控制步骤
在颗粒转化反应的情况下,有三个可能的速率控制的步骤:
(1)在靠近颗粒的流体边界层中反应物或产物质点的传质;
(2)在收缩性未反应核表面上的多相化学反应; (3)通过反
应产物壳的扩散。对于颗粒提取反应来说,也有三个可能的速率
控制步骤:(1)流体边界层内的传质;(2)颗粒内部表面上的多
相反应;(3)内孔隙扩散。
所有这六个可能的速率控制步骤都包含在下列四种条件下的
球体的相应传质方程内: (1)从半径不变的球体表面的通1量
保持恒定;(2)从半径变化的收缩球体表面的通量保持恒定,
半径的变化由物料消耗(质量平衡)确定;(3)通过增厚的固体
壳进行似稳定态扩散,此壳在边界层的化学位恒定,其增厚速
率受通过它的传质速率所控制;(4)自半径不变的球体进行非稳定
态扩散。
这些控制步骤的数学关系式在绘制有待讨论的设计曲线中的
应用,仅限于在整个颗粒反应中只遇到一种速率控制机理的情
况。如果遇到混合性动力学机理,则必须编制这种体系的专门的
设计模型。此外,这些体系制约于表面化学反应速率恒定或化
学扩散位恒定。一般说来,这就要求反应在恒定的温度或在一定
的温度范围内进行,在整个温度范围内反应速率(或扩散系数)
变化很小。虽然这种限制是严格的,但是,往往符合工业性浸
出、焙烧、气体还原反应等这些涉及矿物颗粒的大多数冶金过程
中所适应的工程近似计算。这是因为许多作业经常是在与控制系
统或设备产量和能量有关的狭窄温度范围内进行的。而且,对于
具有工业意义的连续反应器来说,经常有不随时间变化的氧(焙
烧过程)或其它主要反应剂的平均浓度存在。后一情况,由于混
合作用,故经常在理想的回混反应器中见到。
出自http://www.bjsgyq.com/
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