由于高压釜反应的结果,固体颗粒表面可能涂盖了一层反应产物。随着反应的进行。未反应的核直径在缩小,产物层在变厚(也许是多孔的灰层),直到最后颗粒完全转变为“灰层”。假定反应时颗粒体积没有变化。当体积有变化时,多半是灰层分裂(如果比原有颗粒体积小)或者破裂成片状(如果体积比原有的大,通常发生在铁的生锈时)的结果。不管是哪一种的情况,暴出“新鲜”的表面时,下面的处理方法是不能应用的。
有充分的可能性是反应由反应物扩散通过“灰”层所控制。这一层可能是多孔的或者不是多孔的,反应物能够扩散通过灰层以达到未反应的固体,使反应继续进行。相反情况的一个很好的例子是铝的氧化。铝是非常活泼的固体,虽然温度不太高,高压釜也能很快地被一层很难渗透的氧化物的薄层把它本身很盖,氧化反应就此停止。
当存在一层“灰层”时,向孩粒外表面的传质要影响反应速度就几乎不可能了,因为通过灰层的传质要困难得多。所以反应速度可能受通过灰层的扩散、未反应固体表面上的化学反应、或者二者结合的影响。
若为尚未反应的固体表面上的化学反应起控制作用,就总的反应速度来说,“灰层”可被认为是不存在的。
高压釜假如是通过“灰层”的扩散起控制作用,用似定常状态法处理是容易傲到的。
高压釜“灰层”覆盖颗粒的形成主要与以下几个因素有关:
1.反应物残留:在设备进行反应后,部分反应物可能未能完全转化,残留在设备内部,逐渐形成颗粒。
2.杂质带入:在反应过程中,原料或溶剂中可能含有杂质,这些杂质在高温高压下易形成颗粒。
3.设备老化:设备长时间使用后,设备内壁可能会出现腐蚀、磨损等问题,导致内壁变得粗糙,易于附着颗粒。
高压釜“灰层”覆盖颗粒对设备的正常运行和产品质量产生了不利影响:
1.影响传热效果:颗粒覆盖在内壁上,降低了热传导效率,导致反应温度难以控制。
2.增加压力损失:颗粒堆积在设备内部,可能堵塞管道,增加压力损失,影响反应的进行。
3.降低产品质量:颗粒可能进入产品,导致产品纯度降低,影响产品质量。
针对高压釜“灰层”覆盖颗粒的问题,可以采取以下措施进行解决:
1.定期清洗:定期对设备进行清洗,去除内壁上的颗粒和杂质。
2.优化反应条件:通过调整反应温度、压力等条件,减少反应物残留和杂质生成。
3.更换设备:对于老化严重的设备,应及时更换新设备,避免设备问题对生产造成影响。