气固多相反应动力学基础.ppt

第三章 气固多相催化反应动力学基础 第三章气固多相催化反应动力学基础 第三章气固多相催化反应动力学基础 第三章气固多相催化反应动力学基础 3.1多相催化反应过程 研究气固多相反应动力学，从实用的角度说，为工业催化过程确定最佳生产条件，为反应器的设计打基础 从理论上说，是为认识催化剂的特性提供依据，因为催化剂的动力学参量是催化剂化学特性的重要依据。这些参量是现有催化剂改进以及新型催化剂设计的依据 3.1多相催化反应过程 3.1多相催化反应过程 3.1多相催化反应过程 3.2表面质量作用定律 3.2表面质量作用定律 3.2表面质量作用定律 3.2表面质量作用定律 3.3理想吸附层的速率方程 1.速率方程与动力学的参数 3.3理想吸附层的速率方程 提问 复习 复习 本次课内容和要求 3.3理想吸附层的速率方程 3.3理想吸附层的速率方程 3.3.1化学反应为控制步骤的动力学方程 3.3.1化学反应为控制步骤的动力学方程 3.3.1化学反应为控制步骤的动力学方程 3.3.1化学反应为控制步骤的动力学方程 3.3.2吸附为控制步骤的动力学方程 3.3.2吸附为控制步骤的动力学方程 3.3.3脱附为控制步骤的动力学方程 3.3.4小结 3.3.3不存在控制步骤的动力学方程 3.3.4不存在控制步骤的动力学方程 3.3.4不存在控制步骤的动力学方程 提问 复习 复习 本次课内容和要求 3.4两步机理模型 3.4两步机理模型 3.4两步机理模型 3.4两步机理模型 3.4两步机理模型 3.5外扩散对反应动力学的影响 3.5外扩散对反应动力学的影响 3.6内扩散对反应动力学的影响 3.6.2 Knudson扩散 3.6.3构型扩散 提问 复习 复习 复习 本次课内容和要求 择形催化 ?3.6.4圆柱孔内的反应速率-----Thiele理论 ?3.6.4圆柱孔内的反应速率-----Thiele理论 ?3.6.4圆柱孔内的反应速率-----Thiele理论 3.6.4圆柱孔内的反应速率-----Thiele理论 3.6.4圆柱孔内的反应速率-----Thiele理论 3.6.4圆柱孔内的反应速率-----Thiele理论 3.7反应区间的识别 3.7.1外扩散阻滞效应的识别 3.7.1外扩散阻滞效应的识别 3.7.2内扩散阻滞效应的识别 3.7.2内扩散阻滞效应的识别 习题 习题 习题 第三章 催化反应动力学 因为只有A一种物质吸附，所以 代θ0入上式得 因各步之净速率相等，因而总反应速率用任一步之净速率表示都可以。如若用I，则有 由此式看出，没有速率控制步骤时的速率方程由于包含有许多常数，因而处理上较复杂些 第三章 催化反应动力学 1.速率控制步骤的内容 2.利用平衡浓度法推导多相催化反应速率方程的一般步骤 3.何为稳态法？ 利用平衡浓度法推导多相催化反应速率方程的一般步骤 ①假设反应的反应步骤； ②确定速率控制步骤，以该反应的速率表示反应速率，并写出该步的速率方程； ③非速率步骤可以认为达到平衡，写出各步骤的平衡式，将各组分的覆盖度变为各反应组分分压的函数。 ④根据覆盖度之和等于1，并结合（3）得到的各组分的覆盖度表达式，可将覆盖度变为各反应组分的分压的函数。 ⑤将（3）和（4）各组分的覆盖度及未覆盖度的表达式代入（2）中所列的速率方程化简整理后即得到该反应的速率方程 第三章 催化反应动力学 在无控制步骤的情况下，由于各步均未达到平衡，所以就不用采用平衡浓度法，而是稳态法） 由于中间产物极活泼，浓度低，寿命又短，所以近似地认为在反应达到稳定状态后，它们的浓度基本上不随时间的变化而变化，即d（Cl）/dt＝0 只有流动敞开的体系中，控制必要条件，有可能使反应体系中各物种的浓度保持一致，不随时间而变， 在封闭体系中，由于反应物浓度的不断下降，生成物浓度不断升高，要保持中间产物的浓度不随时间而变，严格讲是不可能的，所以稳态法只是一种近似 第三章 催化反应动力学 第三章 催化反应动力学 要求 两步机理模型 掌握两步机理模型的两个假设，三个定理 外扩散对反应动力学的影响 了解外扩散对反应动力学的影响 第三章 催化反应动力学 实际的催化反应包括许多基元步骤与中间表面物种。若以机理出发严格推导速率方程是颇为复杂的，而且，最后得到的速率方程包含许多参数，给实验测定和机理的判断带来困难 Boudart建议一个两步机理模型。其实质是从两个假设出发，利用三个定理，把任一个包含许多基元步骤的催化反应简化为一个动力学上等效的两个反应 这样做就简化了动力学处理，并使得到的速率方程比较简