1气固催化反应的七个步骤

1气固催化反应的七个步骤1）气体反应物通过滞留膜向催化剂颗粒表面的传质(外扩散)2）气体沿微孔向颗粒内的传质(内扩散)3）气体反应物在微孔表面的吸附4）吸附反应物在催化剂表面的反应5）吸附产物的脱附6）气体产物沿微孔向外扩散(内扩散)7）气体产物穿过滞流膜扩散到气流主体(外扩散)1,7为外扩散过程2,6为内扩散过程3,4,5为化学动力学过程(本征动力学）2颗粒反应速率外扩散很慢cA0cAscA0rNA=kGcA0外扩散（externaltransfer)的速率：NA=kGa(cAg-cAs)NA=kga(pAg-pAs)传质传热(Ts-T0)max=(kG/h)(-H)(cA0-cAe)内扩散很慢cA0cAscAr=rs(cAs)rs(cA0)3分子内扩散气体在催化剂内的扩散属孔内扩散，根据孔的大小分为两类：孔径较大时，为一般意义上的分子扩散；孔径较小时，属克努森（Knudson）扩散费克（Fick）扩散定律※当微孔孔径远大于分子平均自由程时，扩散过程与孔径无关，属分子扩散。※努森扩散、DK,j为克努森扩散系数；T为温度，Kr为微孔半径，cmMj为组分j的相对分子质量※综合扩散有效扩散系数：Dej=(12AAAAscm:dddd扩散系数DzcSDtnNjkjkkjjmDyyD111123,0scm/107.910jjKMTrDd时jKjmjDDDaNNyNNNNaDayDD,BAABAABABAkj1110ABA,1/1/11，等分子扩散，率组分在气相中的摩尔分：组分的扩散通量，：4有效因子三种有效因子平板球形柱形柱状催化剂的特征尺寸R/2等温条件下，催化剂有效因子是Thiele模数的函数任意形状催化剂通用Thiele模数对于n级反应而言在内扩散影响严重的情况下，表观反应级数都向一级靠拢。，内扩散严重时，宏观反应活化能是本征活化能的一半原因：通常情况下，反应的活化能远大于扩散活化能5内扩散对反应的影响平行反应若两反应均为一级反应，则选择性不受扩散的影响若两反应级数不同，则内扩散降低高级数反应的选择性串联反应对连串反应，内扩散导致选择性下降。6.消除内外扩散外扩散：改变气速（搅拌速度），从而改变外扩散传质阻力。T、cA0、τ不变，改变进料的质量流速G，若流速G的改变不再改变反应速度，则消除外扩散。内扩散：用改变粒度的办法来消除内扩散的影响。在恒定的空时τ下，粒径不再影响转化率时，内扩散的影响消除。7反应器积分反应器=tdc/r(c)微分反应器:反应速度可视为常数r=-dc/dtr=-dc/dw00AxbAAdxVFr循环无梯度反应器r(c,T)=(c0-c)/r(c,T)=(c0-c)/w8.缩芯模型的描述气相反应物通过气膜扩散到外表面；气体反应物通过产物层扩散到芯表面；气相反应物与固相反应物在表面反应生产固相产物S和气相产物F；气相产物通过产物层扩散到外表面；气相反应物扩散穿过气膜到达气流主体；动力学模型外扩散：NA＝4πRs2kG(cAG-cAs)产物层扩散：NA=-De4πRs2(dcA/dR)Rs=-De4πRc2(dcA/dR)Rc表面反应：rA=4πRc2kcAc综合控制外扩散rA=4πRs2kGcAGt=[rBRs/3(β/α)MBkGcAs][1-(Rc/Rs)3]t/tf=xB产物层扩散控制rA=ＮA=4πRsRcDeCAG/(Rs-Rc)t/τf=1-3(1-xB)2/3+2(1-xB)表面反应控制rA=4πRc2kCAG、粒径缩小的缩芯模型：气相反应物通过气膜扩散到芯表面；气相反应物与固相反应物在表面反应生成气相产物F；气相产物通过扩散穿过气膜到达气流主体：2211444AgAscsGscecsCNRRRkRRDRk1/311(1)cBfsRtxR