反应器操作与设计化学反应过程与设备气固相催化反应动力学基础.ppt

(2)Langmuir型理想吸附模型五个基本假设：①催化剂表面各处的吸附能力是均匀的，各吸附位具有相同的能量。②单分子层吸附。③被吸附的分子间没有相互作用。④吸附的机理均相同。⑤吸附和脱附达到动态平衡。上述假设与实际情况有差异，朗缪尔模型是一种理想的吸附模型①固体吸附剂仅吸附A组分，此时吸附式为：朗缪尔吸附等温方程②A组分吸附时发生解离，此时吸附式为：朗缪尔吸附等温方程③固体吸附剂不仅吸附A组分，还吸附B组分，此时吸附式为：对于n个组分在同一吸附剂上被吸附时，其净吸附速率通式为ri=rai-rdi=kaipiθV－kdiθi吸附等温方程若有解离时，仅需将改为（3）焦姆金吸附模型真实吸附：①催化剂的表面是不均匀的，吸附能量也有强有弱，刚吸附时，气体被吸附到表面活性能最高的部位。强吸附放出的吸附热大。后来，吸附越来越弱，放出的吸附热越来越小。②被吸附的分子间有相互作用的。吸附活化能Ea和脱附活化能Ed及吸附量q会随θA的增加而变化。（4）弗鲁徳里希(Freundlich)吸附等温式与焦姆金模型类似略3.本征动力学方程(反应动力学方程)气固相催化反应过程往往由吸附、反应和脱附过程串联组成。因此动力学方程推导方法(步骤)归纳为：①假定反应机理，即确定反应所经历的步骤；②决定速率控制步骤，该步骤的速率即为反应过程的速率；③由非速率控制步骤达到平衡，列出吸附等温式；④将上述平衡关系得到的等代入控制步骤速率式，并用气相组分的浓度或分压表示，即得到动力学表达式。①在吸附-反应-脱附三个步骤的中心必然存在一个控制步骤，该控制步骤的速率便是本征反应速率。②除了控制步骤外，其他步骤均处于平衡状态。③吸附和脱附过程属于理想过程，即吸附和脱附过程可用朗缪尔吸附模型加以描述。(1)双曲线型本征动力学方程例12-1P129表12-6①推动力项的后项，是逆反应的结果，若控制步骤不可逆，则没有该项；②吸附项中，凡有i分子被吸附达到平衡，必出现Kipi,该项表示这些分子在表面吸附达至平衡，该分子吸附(或脱附)过程不是控制步骤；③吸附项的指数是控制步骤中活性中心参与的个数，m=1说明控制步骤中仅一个活性中心，m=2说明两个活性中心参与控制步骤。④当出现解离吸附时，在吸附项中出现(2)幂函数型本征动力学方程自学吸附与脱附过程不遵循浪缪尔吸附模型，而遵守焦姆金吸附模型或弗鲁徳里希吸附模型。作业化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰化学反应过程与设备湖南化工职业技术学院化学工程系教师魏义兰反应器操作与设计——化学反应过程与设备气固相催化反应动力学基础主要内容1.气固相催化反应速率的表达2.气固相催化反应过程3.本征动力学方程(反应动力学方程)③选用催化剂堆积体积，反应速率(-rA)单位为kmol/(m3床层?h)1.气固相催化反应速率的表达反应区域选取：①选用催化剂体积，反应速率(-rA)单位为kmol/(m3催化剂?h)②选用催化剂质量，反应速率(-rA)单位为kmol/(kg催化剂?h)选用区域不同，表达的速率大小不同。ρs——催化剂颗粒密度；ρb——催化剂堆积密度Vs