非均相反应动力学 (2).pptVIP

设催化剂的半径为R，进行m级不可逆反应，取r+dr壳体作物料衡算有：r+dr球面进入量r球面出去的量反应掉的量第29页，共48页，星期日，2025年，2月5日无因次内扩散模型Φs（称之为Thiele模数）积分得粒内浓度分布式：第30页，共48页，星期日，2025年，2月5日粒内反应速率等于r=R处扩散速率，粒内浓度分布式对r求导并令r=R第31页，共48页，星期日，2025年，2月5日球形粒子进行的一级反应：第32页，共48页，星期日，2025年，2月5日无限长园柱及平片型时：对于一级不可逆反应：第33页，共48页，星期日，2025年，2月5日I）当大时，tanh?1（如：=2.65时，tanh=0.99），η?3/；II）当小时，η?1根据的定义式：◆当R愈大，反应速率愈快，或扩散愈慢，由愈大，此时粒内的浓度梯度就愈大；◆当小时，内外浓度均一，故η?1；◆通常1时，内扩散影响可以忽略不计，η?1。可以根据的大小，判别内扩散的影响程度：Return第34页，共48页，星期日，2025年，2月5日第1页，共48页，星期日，2025年，2月5日?§5.1气-固催化反应本征动力学非均相包括：气-固相气-液相Return气-固相催化反应动力学：气-固相催化反应本征动力学和宏观动力学。第2页，共48页，星期日，2025年，2月5日1、气-固催化反应历程反应物（气相）：气体催化剂（固相）：多孔固体物质催化剂反应物气流主体第3页，共48页，星期日，2025年，2月5日反应分七步：◆反应物从气流主体扩散到固体催化剂的外表面（外扩散过程）◆反应物进一步向催化剂的微孔内扩散（内扩散过程）◆反应物在催化剂的表面上被吸附（吸附过程）◆吸附的反应物转化为反应的生成物（表面反应过程）◆反应物从催化剂的内表面上脱附下来（脱附过程）◆脱附下来的生成物分子从微孔内向外扩散到催化剂外表面处（内扩散过程）◆生成物分子从催化剂外表面扩散到主体气流中被带出（外扩散过程）宏观动力学：包含传递过程和化学反应的气-固催化反应动力学。本征动力学：不考虑内外扩散传递过程影响的动力学特性(只涉及到上述过程的第Ⅲ、Ⅳ、V三步)。第4页，共48页，星期日，2025年，2月5日催化反应动力学：表面吸附-表面反应-表面脱附。由此建立的动力学方程即为催化反应本征动力学方程。控制步骤法定态法建立方法Return第5页，共48页，星期日，2025年，2月5日2、吸附等温方程式吸附温度恒定后，则吸附量取决于吸附压力。等温吸附模型包括：Langmuir模型Temkin模型Freundlich模型BET模型（1）Langmuir型：四个基本假定：I）表面均匀；II）单分子层吸附；III）被吸附分子互不影响，也不影响别的分子的吸附；IV）具有相同的吸附机理。第6页，共48页，星期日，2025年，2月5日覆盖率空白表面脱附速率吸附速率达到平衡吸附等温式第7页，共48页，星期日，2025年，2月5日设V、Vm分别为吸附质实际吸附量和饱和吸附量，则：第8页，共48页，星期日，2025年，2月5日Temkin模型Freundlich模型BET模型Return第9页，共48页，星期日，2025年，2月5日3、气-固催化非均相反应动力学气-固催化非均相反应动力学均匀表面吸附动力学方程存在控制步骤吸附控制表面反应控制脱附控制步骤无控制步骤非均匀表面吸附动力学方程定态法Forward第10页，共48页，星期日，2025年，2月5日特点：只有一个组分没有达到吸附平衡，其余吸附质均达吸附平衡状态吸附控制A+B??R+S为例，如A的吸附为控制步骤，设机理为：反应速率=A的净吸附速率=第11页，共48页，星期日，2025年，2月5日求中间变量其余均达到平衡第12页，共48页，星期日，2025年，2月5日Return第13页，共48页，星期日，2025年，2月5日表面反应控制当A、B、R、S的吸附极弱时，当A+B??R+S为可逆，且存在惰性组分分子I时，分两种情况第14页，共48页，星期日，2025年，2月5日Return第15页，共4