气固相催化反应宏观动力学.ppt

第三章气－固相催化反应宏观动力学2OverallprogressionofheterogeneouslycatalysedreactionA（g）B（g）第二章气－固相催化反应宏观动力学单位（床层）体积、单位时间的反应物消耗量第一节气-固相催化反应的宏观过程距离毛泽东
（1893－1976）2-2内扩散有效因子（Effetivenessfactor）与总体速率稳态时，就单个颗粒对反应物进行物料衡算，易知：
颗粒内的反应速率＝透过外表面的扩散速率＝
＝反应物由气流主体向外表面的传质速率ζ的数值大小代表什么？距离上式联立后消去中间变量CAs,即可获得形式上的宏观动力学方程式。以一级可逆反应为例：2-3催化反应阶段的判别1.本征动力学控制1.本征动力学控制1.本征动力学控制1.本征动力学控制1.本征动力学控制1.本征动力学控制0000000000测定气固催化本征动力学时，必须消除内、外扩散的影响，使过程属于动力学控制。
原因：仅在这种情况下的宏观动力学与本征动力学相同第二节催化剂颗粒内气体的扩散2－4催化剂中气体扩散的形式构型扩散表面扩散Knudsen扩散系数2-5气体中的分子扩散一般催化剂中，只考虑分子扩散和努森扩散不同基准下反应速率常数的关系式：不同基准下反应速率常数的关系式：第三节催化剂有效因子一、浓度分布微分方程薄片状催化剂颗粒内组分的浓度分布微分方程圆柱状催化剂颗粒内组分的浓度分布微分方程圆柱状催化剂颗粒内组分的浓度分布微分方程圆柱状催化剂颗粒内组分的浓度分布微分方程三种颗粒催化剂浓度分布微分方程一、温度分布微分方程一、温度分布微分方程522－11等温催化剂一级反应内扩散有效因子的解析解球形催化剂内扩散有效因子的解析解圆柱形催化剂内扩散有效因子的解析解薄片形催化剂内扩散有效因子的解析解浓度分布随Thiele模数的变化Thielemodulus的物理意义扩散反应方程的一般形式2－12等温催化剂非一级反应内扩散有效因子的简化近似解一、Satterfield近似解二、Kjaer近似解四、粒度、温度和转化率对内扩散有效因子的影响转化率对内扩散有效因子的影响2-13等温催化剂非一级反应内扩散有效因子的数值解
Block

Cylinder

Sphere
2－16内扩散对多重反应选择率的影响2－16内扩散对多重反应选择率的影响2－18活性组分不均匀分布催化剂及异形催化剂

各种不同形状
的催化剂第四节气－固相间热、质传递过程对总体速率的影响达姆堪勒准数越大，则反应物在主流体与颗粒外表面处的浓度差越大。——外扩散影响越严重
达姆堪勒准数vs梯尔模数
n级不可逆反应Da趋近于0时，
趋近于1。内外扩散都有影响时的总有效因子相互关系（一级反应）