多相系统中的化学反应及传递现象.ppt

化 学 反 应 工 程;本章内容;　　对于多相反应系统，反应物和产物在相内和相间的传质与传热会影响到反应系统的性能。在有的情况下，传质与传热的影响甚至占主导地位。 　　本章主要讨论气固催化反应过程中的传质与传热问题，重点探讨传质与传热对反应过程的影响。首先考察多孔催化剂中气体的扩散问题，并在此基础上进一步分析固体催化剂中同时进行反应和扩散的情况。扩散对于复合反应选择性的影响、扩散存在条件下的表观动力学现象等问题也将在本章有所阐述。 ;6.1　多相催化反应过程步骤;6.1.1　气固相催化过程;　　催化剂可以在复杂的反应系统，有选择地加速某些反应。 同样的反应物 在不同催化剂 的作用下可以 生成不同的产 品。 　　如果希望催化剂充分发挥作用，应当尽可能增加反应物与催化剂的接触。;6.1.1.1　固体催化剂的宏观结构及性质; ;④孔隙率。其定义为;　　对于固体颗粒，有如下三种密度定义，应该注意区分开来： ; 定义中，三者都是单位体积中的固体质量，但差别在于体积计算不同。三种密度的大小顺序为： ; ;　　孔径分布（孔体积分布） 　　催化剂是多孔物质，其孔的大小当然是不规则的。不同的催化剂孔大小的分布不同。 　　只有孔径大于反应物分子的孔才有催化意义。 　　测定方法：压汞法和氮吸附法 　　典型的孔径分布曲线;6.1.1.1　固体催化剂的宏观结构及性质（续7）;A;　　固体催化剂的特殊结构，造成化学反应主要在催化剂的内表面进行。 　　催化剂的表面积绝大多数是内表面积。;气固相催化反应的7个步骤、3个过程： 1、反应物由气流主体扩散到催化剂外表面； 2、反应物由催化剂外表面扩散到内表面； 3、反应物在催化剂表面活性中心上吸附； 4、吸附在活性中心的反应物进行化学反应； 5、产物在催化剂表面活性中心上脱附； 6、产物由催化剂内表面扩散到外表面； 7、产物由催化剂外表面扩散到气流主体。;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 　　针对不同具体情况，三个过程进行的速率各不相同，其中进行最慢的称为控制步骤，控制步骤进行的速率决定了整个宏观反应的???率。;1. 基本方程：;2. 传递系数;即：;外扩散对多相催化反应的影响;平行反应;连串反应;得外扩散有影响时的瞬时选择性:;距离;薄片催化剂;单位时间扩散进入A量 – 单位时间扩散出的A量 = 单位时间反应的A量;多孔催化剂中的扩散与反应;;多孔催化剂中的扩散与反应;圆柱催化剂;多孔催化剂中的扩散与反应;6.4.4　内外扩散都有影响时的有效因子;对薄片催化剂;连续流动反应器;r. p. m 0;浓差判据;Rp;一级不可逆反应;6.6　扩散干扰下的动力学假象;扩散干扰下的动力学假象;扩散干扰下的动力学假象;不同温度范围下的反应活化能;?a: 表观级数 ka: 表观速率常数;B、D两式联立，得;C’式对1/T求导;F、G式联立;本章回顾;本章习题