又稱非均相反應(yīng)過程，反應(yīng)物系包含兩個(gè)或更多個(gè)相的反應(yīng)過程，在這種反應(yīng)過程中，有的反應(yīng)物系始終為多相，有的反應(yīng)物系在反應(yīng)過程中由單相轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘞?，或者由多相轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗?。多相反?yīng)過程包括氣固相反應(yīng)過程、氣液相反應(yīng)過程、液液相反應(yīng)過程、液固相反應(yīng)過程、氣液固相反應(yīng)過程以及固固相反應(yīng)過程等。

外文名

The reaction procedure of multi-phase

分類

多相 單相

又稱

非均相反應(yīng)過程

正文

傳遞特征?　與單相反應(yīng)過程相比，多相反應(yīng)過程的傳遞特征是：考察反應(yīng)器內(nèi)的任一尺度遠(yuǎn)小于反應(yīng)器,但遠(yuǎn)大于分子的微元，微元中濃度和溫度通常是不均勻的，存在相際傳質(zhì)和傳熱。在反應(yīng)器的不同微元間也可存在濃度和溫度的差異，從而導(dǎo)致設(shè)備尺度上的傳質(zhì)和傳熱。對于流體相（氣相或液相）本身，也存在微觀均勻問題。

多相反應(yīng)過程的物系雖有多相，但反應(yīng)則常在一相中進(jìn)行(在多相中同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)的情形比較罕見)，通常稱發(fā)生反應(yīng)的相為反應(yīng)相，而稱其他相為非反應(yīng)相。為使反應(yīng)得以進(jìn)行，必須先使反應(yīng)物向反應(yīng)相傳遞，例如氣固相催化反應(yīng)中，氣相反應(yīng)物必須經(jīng)反應(yīng)相外部和內(nèi)部傳遞(見反應(yīng)相外傳質(zhì)和傳熱及反應(yīng)相內(nèi)傳質(zhì)和傳熱)到達(dá)固體催化劑的活性表面才能發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)相外部傳質(zhì)和內(nèi)部傳質(zhì)的一個(gè)重要差別是前者為單純的傳質(zhì)過程，后者屬于反應(yīng)與傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的過程。多相反應(yīng)過程中熱量傳遞的方向因反應(yīng)為放熱或吸熱，以及反應(yīng)過程中有無物料相變（氣化或冷凝）而異。

處理方法?　多相反應(yīng)過程系由外部傳質(zhì)、內(nèi)部傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)所組成的過程，后兩者相并聯(lián)又與前者相串聯(lián)。通常反應(yīng)相內(nèi)外都存在濃度分布（見圖）和溫度分布，相內(nèi)不同部位的反應(yīng)速率（見反應(yīng)動(dòng)力學(xué)）和選擇性（見化學(xué)計(jì)量學(xué)）各不相同，表觀反應(yīng)速率和選擇性是相內(nèi)各處反應(yīng)速率和選擇性的某種均值。如果相串聯(lián)的各步驟中某一步驟的阻力，遠(yuǎn)大于其他步驟而成為整個(gè)過程的控制步驟，定態(tài)下過程的總速率實(shí)際上取決于該步驟的速率，處理可大為簡化。

多相反應(yīng)過程

當(dāng)化學(xué)反應(yīng)為速率控制步驟時(shí)，反應(yīng)相內(nèi)、外傳質(zhì)的影響可忽略，相內(nèi)反應(yīng)物濃度和相外相等（圖中線1）或處于相平衡（線2），C*為平衡濃度。單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化量與反應(yīng)相體積成正比，與相界面積無關(guān)。此時(shí)多相反應(yīng)過程可視作單相反應(yīng)過程或稱擬均相反應(yīng)過程。

當(dāng)反應(yīng)相外傳質(zhì)為速率控制步驟時(shí)，反應(yīng)相內(nèi)反應(yīng)物濃度趨于零（線3）或化學(xué)平衡濃度（線4），單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化量與相界面積成正比，而與反應(yīng)相體積幾乎無關(guān)，過程速率的計(jì)算與傳質(zhì)過程類似。若過程不存在速率控制步驟，則反應(yīng)相內(nèi)外均存在濃度梯度，其濃度分布（線5）介于上述兩種極端情況之間。