化學(xué)反應(yīng)工程第六章第1頁/共37頁26.1

多相催化反應(yīng)過程步驟6.1.1.固體催化劑的宏觀結(jié)構(gòu)與性質(zhì)比表面(Sg)孔隙率，空隙率，密度，形狀系數(shù)孔徑分布，平均孔徑，孔容空隙孔隙第2頁/共37頁3例6.1

已知一催化劑顆粒質(zhì)量為1.08g，體積為1.033cm3，測得孔容為0.255cm3/g，比表面為100m2/g，試求催化劑的第3頁/共37頁46.1.2.多相催化過程步驟反應(yīng)產(chǎn)物P的外擴散

反應(yīng)產(chǎn)物P的內(nèi)擴散

反應(yīng)產(chǎn)物P的脫附

表面反應(yīng)

本征動力學(xué)反應(yīng)物A的吸附

反應(yīng)物A的內(nèi)擴散

反應(yīng)物A的外擴散

宏觀動力學(xué)

7654321AP第4頁/共37頁51234567RdAP外擴散無影響內(nèi)擴散無影響內(nèi)外擴散均無影響6.2流體與催化劑外表面間的傳質(zhì)與傳熱第5頁/共37頁6J因子固定床6.2.2.流體與顆粒外表面得溫度差與濃度差P163例6.2自學(xué)6.2.1傳遞系數(shù)第6頁/共37頁76.2.3外擴散對多相催化反應(yīng)的影響一級不可逆忽略內(nèi)擴散1單一反應(yīng)等溫第7頁/共37頁8121/2-1不同反應(yīng)級數(shù)時外擴散有效因子計算式第8頁/共37頁9圖6.2等溫外擴散有效因子5.0=a2.0=a-1.0=aDahX0.0110.01.0第9頁/共37頁102復(fù)合反應(yīng)(1)平行反應(yīng)外擴散無影響外擴散有影響第10頁/共37頁11(2)連串反應(yīng)（一級）外擴散無影響外擴散有影響第11頁/共37頁12例6.3求反應(yīng)選擇性外擴散有影響TS=450K外擴散無影響TS=450KTS=460K第12頁/共37頁136.3氣體在多孔介質(zhì)中的擴散1.正常擴散2.努森擴散3.復(fù)合擴散等分子逆向擴散6.3.2多孔催化劑中的擴散6.3.1.單一孔道內(nèi)的擴散第13頁/共37頁14

復(fù)合擴散例6.4求噻吩(A)在氫氣(B)中的有效擴散系數(shù)DeA第14頁/共37頁15反應(yīng)物濃度分布圖6.4多孔催化劑中的擴散與反應(yīng)CAGCASCACRPRP+d0cAr第15頁/共37頁16圖6.3薄片催化劑ZAdZ2LcA-

dcAcA6.4.1.

多孔催化劑內(nèi)反應(yīng)組分的濃度分布輸入反應(yīng)輸出一級反應(yīng)6.47第16頁/共37頁17f￥5.012100zx1.001.06.4.2.內(nèi)擴散有效因子6.526.54第17頁/共37頁18球形催化劑rr+drRpAAA圓球普遍化梯爾模數(shù)第18頁/共37頁19hf0.110.01.03.00.4圓球長圓柱薄片圖6.5.不同形狀催化劑內(nèi)擴散有效因子薄片圓球圓柱第19頁/共37頁20例6.5鉻鋁催化劑上進行丁烷脫氫反應(yīng)2L=0.8cm

試計算內(nèi)擴散有效因子。第20頁/共37頁21例6.6等溫球型催化劑上進行一級可逆反應(yīng)試推導(dǎo)內(nèi)擴散有效因子計算式。rr+drRpAAA第21頁/共37頁226.4.3.非一級反應(yīng)內(nèi)擴散有效因子薄片催化劑邊界條件內(nèi)擴散無影響第22頁/共37頁23例6.7非一級反應(yīng)內(nèi)擴散有效因子的計算(6.66)第23頁/共37頁246.4.4內(nèi)外擴散都有影響時的有效因子一級反應(yīng)第24頁/共37頁25薄片催化劑內(nèi)外擴散阻力的相對大小化學(xué)反應(yīng)速率與外擴散速率之比化學(xué)反應(yīng)速率與內(nèi)擴散速率之比傳質(zhì)拜俄特數(shù)第25頁/共37頁266.5內(nèi)擴散對復(fù)合反應(yīng)選擇性的影響1.平行反應(yīng)第26頁/共37頁272.連串反應(yīng)內(nèi)擴散影響嚴(yán)重?zé)o內(nèi)擴散影響第27頁/共37頁28圖6.7

內(nèi)擴散對連串反應(yīng)收率的影響動力學(xué)控制內(nèi)擴散控制XAYBk1/k2=4DeA=DeB1.001.0內(nèi)擴散影響嚴(yán)重?zé)o內(nèi)擴散影響內(nèi)擴散對連串反應(yīng)收率的影響第28頁/共37頁296.6

多相催化反應(yīng)過程中擴散影響的判定圖6.8流體質(zhì)量流速對轉(zhuǎn)化率的影響GG0XA保持T、、

cA0、不變6.6.1.外擴散影響的判定同一催化劑，反應(yīng)溫度越高，消除外擴散所需的流體質(zhì)量流速越大；同一反應(yīng)，所用催化劑活性越好，消除外擴散所需的流體質(zhì)量流速越大。工業(yè)反應(yīng)器濃差判據(jù)溫差判據(jù)保持流型不變第29頁/共37頁30R6.6.2.內(nèi)擴散影響的判定內(nèi)擴散影響嚴(yán)重內(nèi)擴散無影響圖6.9催化劑半徑對反應(yīng)速率的影響溫度、濃度影響？Rc無嚴(yán)重第30頁/共37頁31(1)一級反應(yīng)(2)非一級反應(yīng)單一粒徑內(nèi)擴散影響的判斷第31頁/共37頁326.7擴散干擾下的動力學(xué)假象1.外擴散影響2.內(nèi)擴散影響宏觀反應(yīng)速率兩種表達(dá)形式第32頁/共37頁33(1)表觀與本征反應(yīng)級數(shù)內(nèi)擴散無影響內(nèi)擴散影響嚴(yán)重第33頁/共37頁34(2)表觀與本征活化能內(nèi)擴散影響嚴(yán)重?zé)o內(nèi)擴散影響第34頁/共37頁35圖6.11不同溫度范圍下的反應(yīng)活化能cA第35頁/共37頁36第六章小結(jié)理解氣固相催化反應(yīng)過程步驟及本征動力學(xué)與宏觀動力學(xué)之間的關(guān)系；掌握與理解內(nèi)外擴散和總有效因子的定義及計算方法；掌握內(nèi)外擴散