反应步骤： 反应区在颗粒内部，整个反应过程是由物理过程和化学反应过程 组成的，反应分5步进行。 1)反应物从气相主体扩散到颗粒外表面一外扩散； 2)反应物从颗粒外表面扩散进入颗粒内部的微孔道—一内扩 散； 3)反应物在孔道的内表面进行化学反应，反应分三步串联而成： 反应物在活性位上被吸附； 活性吸附态组分进行化学反应； 吸附态产物的脱附。 4)反应产物从内表面上扩散到颗粒外表面： 5)反应产物从颗粒外表面扩散到气相主体。 化学反应工程原理 第八章气固催化反应过程的传递现象 1154
化学反应工程原理 第八章气固催化反应过程的传递现象 1/54 反应步骤: 反应区在颗粒内部，整个反应过程是由物理过程和化学反应过程 组成的，反应分5步进行。 1）反应物从气相主体扩散到颗粒外表面——外扩散； 2）反应物从颗粒外表面扩散进入颗粒内部的微孔道——内扩 散； 3）反应物在孔道的内表面进行化学反应，反应分三步串联而成： 反应物在活性位上被吸附； 活性吸附态组分进行化学反应； 吸附态产物的脱附。 4）反应产物从内表面上扩散到颗粒外表面； 5）反应产物从颗粒外表面扩散到气相主体
效率因子法和表观动力学法的异同点： 共同点：都力图将反应速率和选择率表达成以实际测量 的气流主体温度和气流主体浓度的函数，从而可以采 用与均相反应过程一样的数学模型方法进行处理，统 称非均相反应过程的拟均相化。 不同点：效率因子法是以反应的本征动力学作为基础， 动力学参数为反应级数n和活化能E,传递过程的影 响通过效率因子进行修正；表观动力学法则将传递过 程的影响归纳在表观动力学参数中，称为表观反应级 数nb和表观反应活化能Eob。 化学反应工程原理 第八章气固催化反应过程的传递现象 2/54
化学反应工程原理 第八章气固催化反应过程的传递现象 2/54 效率因子法和表观动力学法的异同点： 共同点：都力图将反应速率和选择率表达成以实际测量 的气流主体温度和气流主体浓度的函数，从而可以采 用与均相反应过程一样的数学模型方法进行处理，统 称非均相反应过程的拟均相化。 不同点：效率因子法是以反应的本征动力学作为基础， 动力学参数为反应级数n和活化能E，传递过程的影 响通过效率因子进行修正；表观动力学法则将传递过 程的影响归纳在表观动力学参数中，称为表观反应级 数nob和表观反应活化能Eob
等温条件下的催化剂颗粒外部传质过程 稳态操作时 N4=(-rA)=R N=kga(Co-Ces)=kCos 对一级反应过程 N=kga(Cp-Cos)=kCes 1 k 1+ ka 化学反应工程原理 第八章气固催化反应过程的传递现象 3/54
化学反应工程原理 第八章气固催化反应过程的传递现象 3/54 稳态操作时 对一级反应过程 ( ) n N k a C C kC A g b es es = − = ( ) N r R A A = − = ( ) 1 1 A g b es es es b g N k a C C kC C C k k a = − = = + 等温条件下的催化剂颗粒外部传质过程
等温条件下的催化剂颗粒外部传质过程 结论： (1)在气固催化反应中，外扩散过程对化学反应的影 响，是由传质过程引起的反应表面与气流主体间的 浓度差造成的； (2)颗粒外部传质过程的存在造成反应场所、颗粒外 表面浓度小于气流主体，影响程度取决于k。 化学反应工程原理 第八章气固催化反应过程的传递现象 4/54
化学反应工程原理 第八章气固催化反应过程的传递现象 4/54 结论： （1）在气固催化反应中，外扩散过程对化学反应的影 响，是由传质过程引起的反应表面与气流主体间的 浓度差造成的； （2）颗粒外部传质过程的存在造成反应场所、颗粒外 表面浓度小于气流主体，影响程度取决于 。 g k k a 等温条件下的催化剂颗粒外部传质过程
过程速率控制步骤的判别： 化学反应速率控制阶段的判断： 当k,α>k,或当，→0时，催化剂颗粒外表面浓度接近于 气流主体浓度，即C。≈C。,此时：R=kC≈(-r)表 观动力学接近于反应的本征动力学，R=”4=kC),从而保 持了原来的反应级数和反应本征活化能。 传质速率控制阶段的判别： 当k,a<k,或当大→∞时，催化剂颗粒外表面浓度接近于 气流主体浓度，即C≈0，此时：R=ka(C6-Cs)≈Nm。催 化剂颗粒的表面浓度接近于零，表观动力学接近于扩散动力 学R=W4=k.aCa此时表观反应级数恒为一级。表观活 化能为ED 化学反应工程原理 第八章气固催化反应过程的传递现象 5/54
化学反应工程原理 第八章气固催化反应过程的传递现象 5/54 当 ， 催化剂颗粒外表面浓度接近于 气流主体浓度，即 ，此时： 。表 观动力学接近于反应的本征动力学， ，从而保 持了原来的反应级数和反应本征活化能。 , 0 g g k a k k a → k 或当 时 C C b es lim ( ) n R kC r = − es 化学反应速率控制阶段的判断： 传质速率控制阶段的判别： 当 ， 催化剂颗粒外表面浓度接近于 气流主体浓度，即 ，此时： 。催 化剂颗粒的表面浓度接近于零，表观动力学接近于扩散动力 学 ，此时表观反应级数恒为一级。表观活 化能为ED , g g k a k k a → k 或当 时 0 Ces lim ( ) R k a C C N = − g b es n R r kC = = A b R N k aC = = A g b 过程速率控制步骤的判别：