《化学反应工程》课程教学资源（课件讲稿）第9章 气固相催化反应过程的传递

Chemical Reaction Engineering E (2)表观动力学法 (-ra)=koe 以气相主体的温度、浓度关联动力学方程： R=G(T6,C6)） 表观级数 n E/ R=koe 表观活化能 E 床层动力学一包含内、外扩散的动力学 颗粒动力学一包含内扩散的动力学 效率因子法→以本征动力学为基础→判断影响程度 表观动力学法→以实际测定参数关联→设计应用

Chemical Reaction Engineering ( , ) R  G Tb Cb ⑵表观动力学法 以气相主体的温度、浓度关联动力学方程： 表观级数 表观活化能 n E 床层动力学—包含内、外扩散的动力学 颗粒动力学—包含内扩散的动力学 效率因子法 →以本征动力学为基础→判断影响程度 表观动力学法→以实际测定参数关联→设计应用 0 , b E RT n R k e cA b   0 , ( ) is E RT n A A is r k e c   

Chemical Reaction Engineering 9.2.等温条件下的外部传质过程 气相主体 G 一、反应速率与传递速率 特征：传递→反应（串连过程）一存在控制步骤 反应速率：A→P (-r)=k.Ci=k.Co 传质速率 Na=kga(Cb-Ces) 定态下， 传质速率=反应速率 R=N=(-T4) kga(Cp-Ces)=kC@s C必 1+

Chemical Reaction Engineering 9.2. 等温条件下的外部传质过程 反应速率：A→P n es n (rA )  k Cis  k C ( ) A A 定态下, 传质速率=反应速率 R  N  r 传质速率 ( ) A g a Cb Ces N  k  kg a(Cb Ces)  kCes n n1  k a C k C g b es   1 1 一、反应速率与传递速率 特征：传递→反应（串连过程）—存在控制步骤 S 气相主体 G

Chemical Reaction Engineering (①)传质→浓度差异 es b k 2)传质→C4.es<CA,b 1+ k a (3)k/kga→外表面浓度 当k>ka时，Ces≈0外扩散控制 当k<ka时，Cb≈C反应控制

Chemical Reaction Engineering k a C k C g b es   1 1 ⑴ 传质→浓度差异 ⑵ 传质 → ⑶ → 外表面浓度 CA,es  CA,b k k a / g 当 时， 外扩散控制 当 k k a  g 时， 反应控制 k k a  g  0 Ces Cb  Ces

Chemical Reaction Engineering 二、极限反应速率和极限传质速率 实际反应速率 R=kcos Cp>Ces 传质速率 N=kga(Co-Ce) (1)当k<<kga时，Cb≈Ces反应控制 R≈kCg=(-r4)1im 极限反应速率（本征） 表观动力学参数 n=n E=E

Chemical Reaction Engineering 二、极限反应速率和极限传质速率 Cb  Ces n es 实际反应速率 R  kC( ) g a Cb Ces 传质速率 N  k  lim ( ) A n b R  kC  r 极限反应速率（本征） n n E E   表观动力学参数 ⑴当 k k a  g 时， Cb  Ces 反应控制

Chemical Reaction Engineering ②)当k>ka时，Ces≈0外扩散控制 R≈keaC6=(N)im 表观动力学参数： n=l k=kga= D D—扩散系数 δ一气膜厚度 D=De EΦ—扩散活化能 E=Ep ED数量级：4一12kJ/mol (1-3 kcal/mol) (本征活化能：40200kJ/mol)

Chemical Reaction Engineering lim ( ) g aCb NA R  k  a D k k ag    ' RT E D D D e   0 表观动力学参数： n  1 D—扩散系数 δ—气膜厚度 ED—扩散活化能 ⑵ 当 k k a  g 时， Ces  0 外扩散控制 ED数量级：4—12 kJ/mol ( 1-3 kcal/mol ) （本征活化能：40～200 kJ/mol） E E  D