非均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)ppt課件-wenkub.com
2025-05-04 08:14 本頁面
【正文】 II） 當(dāng)粒內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度遠(yuǎn)小于外擴(kuò)散速率時(shí) ， 即 時(shí) ，Da?0， CAS≈CAg， 則宏觀動(dòng)力學(xué)方程為： sg kk ??Agegm a c r o CSkr ?sg kk ??)( AgiSm a c r o CfSkr ?? ?例： 在實(shí)驗(yàn)室用無梯度反應(yīng)器進(jìn)行苯的加氫實(shí)驗(yàn) ， 采用 φ5的球形催化劑 。 前面所討論的是內(nèi)擴(kuò)散的影響 ， 并通過有效系數(shù) η及顆粒表面濃度 CAS表達(dá)了顆粒內(nèi)的真實(shí)反應(yīng)速率 ， 但 CAS一般難測(cè) ， 而 CAg則很容易得到 ， 因此還必須建立 CAS與 CAg之間的關(guān)系 。 假設(shè)外擴(kuò)散阻力很小 ， 可以忽略不計(jì) 。ρ假 = = 有效擴(kuò)散系數(shù) De： scmDDD KPiPe / 2????? ??例 2 在 Pt/γAl2O3催化劑上進(jìn)行甲烷氧化反應(yīng) ， 對(duì)甲烷而言是一級(jí)反應(yīng) ， 對(duì)氧是 0級(jí) ， 催化劑為球形 ， 直徑為 6mm， 平均孔徑可按 58埃計(jì)算 ， 若反應(yīng)系在 1atm及 450℃ 下進(jìn)行 ， 反應(yīng)速度常數(shù)為 10s1， 試計(jì)算有效擴(kuò)散因子 η。 故： ? ? ???????????????? drdTHdrdCDe Pr ?λP實(shí)驗(yàn)測(cè)定的粒子有效導(dǎo)熱系數(shù) r=R, T=TS r=0, dT/dr = 0 則： ? ? ? ?CCDeHTTTSPrS ????????當(dāng) C=0時(shí) ， 物料在粒內(nèi)完全反應(yīng)完 ， 則： ? ?SPr CDeHT?????m a x非等溫催化劑的有效系數(shù) η求法： 物料衡算： 熱量衡算： 聯(lián)立求解 。 B、 Kundson擴(kuò)散系數(shù)： 12219 7 0 0 ???????? scmMTaDK a即上述討論的 rP。 PrP?? co s2??平均孔徑 ： ； 如缺乏數(shù)據(jù) （ 孔徑分布數(shù)據(jù) ） ， 可以用下式近似計(jì)算： gVPVdVrrgP?? 0ggSVrP2?Return 催化劑顆粒中的擴(kuò)散 分子擴(kuò)散或容積擴(kuò)散 ：當(dāng)孔徑較大時(shí) ， 分子的擴(kuò)散阻力來自于分子間的碰撞； 努森（ Kundson）擴(kuò)散 ：當(dāng)微孔的孔徑小于分子的平均自由程（約 ）時(shí)，分子與孔壁的碰撞機(jī)會(huì)超過了分子之間的碰撞機(jī)會(huì)，從而使前者成為了擴(kuò)散的主要阻力，這種擴(kuò)散稱為努森擴(kuò)散。 孔容 Vg：單位質(zhì)量催化劑的孔隙體積 ， mVV poreg ?堆密度 ：單位堆體積的催化劑的質(zhì)量 ， 假密度 ：單位顆粒體積所含質(zhì)量 ， 骨孔空堆 VVVm????骨孔假 VVm???真密度 ：單位骨架體積所含質(zhì)量 。 Return 167。 采用定態(tài)法求 。39。 由此建立的動(dòng)力學(xué)方程即為催化反應(yīng) 本征動(dòng)力學(xué)方程 。 氣 固催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué) 非均相包括： 氣 固相 氣 液相 Return 氣 固相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)： 氣 固相催化反應(yīng) 本征動(dòng)力學(xué) 和 宏觀動(dòng)力學(xué) 。第五章 非均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 167。 氣 固催化反應(yīng)歷程 反應(yīng)物 （ 氣相 ） ：氣體 催化劑 （ 固相 ） ：多孔固體物質(zhì) 催化劑 反應(yīng)物 氣 流 主 體 反應(yīng)分七步： ◆ 反應(yīng)物從氣流主體擴(kuò)散到固體催化劑的外表面 （ 外擴(kuò)散過程 ） ◆ 反應(yīng)物進(jìn)一步向催化劑的微孔內(nèi)擴(kuò)散 （ 內(nèi)擴(kuò)散過程 ） ◆ 反應(yīng)物在催化劑的表面上被吸附 （ 吸附過程 ） ◆ 吸附的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為反應(yīng)的生成物 （ 表面反應(yīng)過程 ） ◆ 反應(yīng)物從催化劑的內(nèi)表面上脫附下來 （ 脫附過程 ） ◆ 脫附下來的生成物分子從微孔內(nèi)向外擴(kuò)散到催化劑外表面處 （內(nèi)擴(kuò)散過程 ） ◆ 生成物分子從催化劑外表面擴(kuò)散到主體氣流中被帶出 （ 外擴(kuò)散過程 ） 宏觀動(dòng)力學(xué)： 包含傳遞過程和化學(xué)反應(yīng)的氣 固催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 。 控制總 rr ? ? ? 0?dtxd控制步驟法 定態(tài)法 建立方法 Return 吸附等溫方程式 吸附溫度恒定后 ， 則吸附量取決于吸附壓力 。239。 即： 021 ????dtddtddtd S??? ??Return 非均勻表面吸附動(dòng)力學(xué)方程 非均勻表面吸附與脫附以及冪函數(shù)型的反應(yīng)速率式的推導(dǎo)一般采用 Temkin和 Freundlich方程 。 氣 固催化宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 關(guān)
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