第五次课--化学反应工程-第二章-1.ppt

当表面覆盖度中等时， 的变化对ra的影响要比 小得多； 同理， 的变化对rd的影响要比 小得多； 自学 将吸附和脱附活化能代入净吸附速率的表达式中： 因此，可以近似认为， 和 是常数。 则式 可变为： 自学 自学 吸附达到平衡时，r=0，则： 此式即为单组分不均匀表面吸附等温方程，又称焦姆金吸附等温方程。 此式就是不均匀表面吸附速率方程： 自学 将焦姆金吸附等温方程代入速率方程中： 四 均匀表面吸附动力学方程 气固相催化反应包括： （1）由反应物在位于催化剂内表面的活性位上的化学吸附； （2）活化吸附态组分进行化学反应； （3）产物的脱附； 三个连串步骤组成 其中阻滞作用最大的步骤为过程控制步骤 对于反应： A + ? A ? B + ? B ? A ? + B? L ?+ M? L ? L + ? M ? M + ? 机理： 吸附 表面反应 脱附 下面用均匀表面吸附理论分析反应不同控制过程的动力学方程. (一) 过程为单组分反应物的化学吸附控制 若过程为单组分反应物A的化学吸附过程所控制， kaA kdA A + ? A ? 则催化反应速率rA即为反应物A的化学吸附速率： 由公式： （1）催化剂上吸附态的其它组分的吸附平衡分压与其在气相中的分压相等，即： （2）催化剂表面上吸附态的反应物和产物达到化学平衡 由于反应过程属反应物A的吸附控制，则有： 由于 可令 把以上各项代入式： 得反应物A吸附控制时催化反应速率的表示式： (二) 过程为表面化学反应控制 若过程为催化剂表面吸附态的反应物及产物之间的表面化学反应所控制，并且不参与反应的惰性组分i也被吸附，此时催化反应速率服从质量作用定律， 对于反应： 机理： 吸附 表面反应 脱附 A + ? A ? B + ? B ? A ? + B? L ?+ M? L ? L + ? M ? M + ? 则 又 式中bi及pi分别是惰性组分i的吸附平衡常数及分压。 若惰性组分i不被吸附，则上面式中略去bipi项，催化反应速率式变为： (三) 过程为单组分产物的脱附控制 若过程为单组分产物L的脱附控制， kdL kaL L ? L + ? 则催化反应速率rA为： 由公式： （1）催化剂上吸附态的其它组分的吸附平衡分压与其在气相中的分压相等，即： （2）催化剂表面上吸附态的反应物和产物达到化学平衡 由于反应过程属产物L的脱附控制，则有： 由于 可令 把以上各项代入式： 得反应物A吸附控制时催化反应速率的表示式： 五 不均匀表面吸附动力学方程 (一) 过程为单组分反应物的化学吸附控制 kaA kdA A + ? A ? 若过程为单组分反应物A的化学吸附过程所控制， 根据单组分不均匀表面吸附等温方程式，其动力学方程为： 自学 (二)过程为单组分吸附态的表面化学反应控制 k1 k2 A? + B ? +M 若过程为下式表示的单组分A吸附态的表面化学反应控制， 其反应速率为： 自学 (三) 过程为单组分产物的脱附控制 kdL kaL L ? L + ? 若过程为单组分产物L的脱附控制， 根据单组分不均匀表面吸附理论，其动力学方程为： 自学 第一节 催化及固体催化剂 第二节 化学吸附与气固相催化反应本征动力学模型 第三节 气-固相催化反应的宏观过程 第四节 催化剂颗粒内气体的扩散 第五节 内扩散有效因子 第六节 外扩散有效因子 第七节 固体催化剂的失活 第二章气-固相催化反应本征及宏观动力学 第一节 催化及固体催化剂 概 论 多种性能不同催化剂的开发促使同一产品在反应器、生产流程甚至生产方法和原料方面都发生了根本性变革，使产品投资、原料消耗等技术经济指标优化，同时环境污染减少。 同一种反应物系，使用不同催化剂可得到不同的产品。如乙烯氧化：银催化得到环氧乙烷，钯系催化剂得到乙酸。 使用同一系列的催化剂，也可使不同的反应物系发生催化作用。 1.催化剂具有下列基本特征： （1）产生中间产物，改变反应途径，因而降低反应活化能和加速反应速率，但本身能复原； （2）不能改变平衡状态和反应热，催化剂必然同时加速正反应和逆反应的速率； （3）具有选择性，可使化学反应朝着所期望的方向进行，抑制不需要的副反应。 （1）加快反应速度； （2）定向（提高选择性）--化学吸附作用的结果。 3.催化剂的组成： （1