催化工程第四章-1氣固多相催(存儲(chǔ)版)
【正文】 ?????? 第一步是速控步驟 ? 第一步的凈速度即 N2的吸附速度和脫附速度之差就是氨的合成速度。 要注意的是 pA※ 與體系內(nèi)的 A的實(shí)際壓力 pA不同 . ? θA= θ0= r= ? 現(xiàn)在的任務(wù)是要把 pA※ 用已知量表達(dá)出來 , pA※ 和后面的步驟存在著熱力學(xué)的平衡。乙烯 150～ 300℃ 在銅催化劑上的加氫就符合這種情況。 一 機(jī)理模型法 二 對研究的催化反應(yīng) ,靠已有的知識先假定一個(gè)機(jī)理 . 三 按照這個(gè)機(jī)理 ,借助吸附、脫附、表面反應(yīng)速率規(guī)律推導(dǎo)出速率方程 — 機(jī)理速率方程 .利用此速率方程 ,與測定的反應(yīng)速率數(shù)據(jù)相比較 ,從而為研究的催化反應(yīng)是否符合所擬定的機(jī)理提供判據(jù) . 四 二 理想吸附模型 的速率方程 五 吸附、脫附行為均符合 Langmuir模型的基本假設(shè) ,因而 ,牽扯到吸附、脫附速率時(shí)都采用 Langmuir吸附、脫附速率方程 ,表面反應(yīng)速率則應(yīng)用表面質(zhì)量作用定律 . 1 表 面反應(yīng)為速控步驟時(shí)的速率方程 (1) 單分子反應(yīng) A → B 丁烯脫氫為丁二烯 例 假設(shè)該反應(yīng)的機(jī)理如下： A+※ A※ A※ B+※ 第一步的吸附是快步驟 ,處于平衡態(tài)，而第二步的表面反應(yīng)步驟為控速步驟。 循環(huán)式無梯度反應(yīng)器是理想的微分反應(yīng)器 消除了床層前后的濃度和溫度梯度，所以這樣的反應(yīng)器稱為無梯度反應(yīng)器。根據(jù)該式，實(shí)驗(yàn)時(shí)改變反應(yīng)物料的流速FA0，測定反應(yīng)器出口反應(yīng)物 A的轉(zhuǎn)化率 x，然后作 x對 w/ FA0圖，等溫線上某點(diǎn)的斜率就代表該點(diǎn)的反應(yīng)速率。積分反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率要求高。 在指定的反應(yīng)條件下，空速越大表示反應(yīng)器處理物料的能力越大，因而反應(yīng)器的生產(chǎn)能力越高。 （ 2）如果 pA很大或者 A是強(qiáng)吸附 (λA很大 )時(shí)，λApA1 則由 r=k 反應(yīng)表現(xiàn)為零級。反之， pA保持常數(shù)，而改變 pB時(shí)也有同樣的規(guī)律。 由于吸附活化能和脫附活化能隨覆蓋度線性變化Ea= , , 按照 Elovich 吸附速率方程式 ra=kapN2ex p( ), 因?yàn)槲竭@一步?jīng)]有達(dá)到平衡 ,不能直接利用 Temkin等溫式把 θN2表示出來。因此，當(dāng)反應(yīng)以一定的速度進(jìn)行時(shí)，吸附態(tài) A的表面濃度是固定的，那么就有一個(gè)虛擬的 pA※ 與之呈平衡狀態(tài)， pA※ 稱為平衡分壓 . ???? θA與相對應(yīng)的 pA※ 處于平衡，這時(shí)的 pA※ 與表面濃度 θA間的關(guān)系服從 Langmuir等溫式。 A + ※ A※ ※ 代表空白吸附表面 B + ※ B※ A※ +B※ C※ +※ C※ C + ※ ? ?? k? r=kθAθB 由于是 A、 B和 C混合吸附， θA= θB= r= ? a）當(dāng)氣體 A、 B和 C都是弱吸附時(shí)，λApA+λBpB+λCpC1 則上式變?yōu)? r=kλAλBpApB這時(shí)反應(yīng)對 A和 B都是一級反應(yīng)。 4 表面質(zhì)量作用定律 反應(yīng)物的吸附、表面反應(yīng)、產(chǎn)物脫附 表面化學(xué)過程 , 分析表面化學(xué)過程動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)是表面質(zhì)量作用定律 .發(fā)生在理想吸附層中的表面基元反應(yīng) ,其速率與反應(yīng)物在表面上的濃 . 度 (或表面覆蓋度 )成正比 ,表面濃度的冪是化學(xué)計(jì)量方程的計(jì)量系數(shù) . A吸 +B吸 →P r=kθ A θB 它是均相反應(yīng)的質(zhì)量作用定律在表面過程動(dòng)力學(xué)中的推廣 . 動(dòng)力學(xué)參數(shù) 速率常數(shù)、反應(yīng)級數(shù)、指前因子和活化能 ? 速率方程的微分形式有兩種 （ 1）冪式速率方程形式： …. (2)雙曲線形式速率方程有如下或類似的形式： ABr k p p??? ? 控速步驟法 ,平衡濃度法 ,穩(wěn)態(tài)濃度法等方法繼續(xù)有用 . 1 1 2 21 .....iikprpp???? ? ? ?167。實(shí)際上這是一個(gè)平均反應(yīng)速率。 1引言 一 多相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容 反應(yīng)物在催化劑的作用下以怎樣的 速度 和 機(jī)理 發(fā)生催化反應(yīng)的 .(何種影響因素 ,如何影響 ,何種
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1