气固相催化动力学例题.docx

第五章 气固相催化动力学例题 用图示讨论固体催化剂催化下的气相反应 A(g) → R(g) 整个反应 过程？可能存在几步阻力和控速步骤？写出各步速度方程？( 20 分) 解：三步阻力：气膜，孔隙，表面应力。 控速步骤：气膜，表面应力， (吸附，反应，脱附) -rA = k g(CAg - CAS) = ksCAS = ηkCA Giving the gaseous reactant A through a gas film a rate equation Answer : -rA = kg (CAg-CAS ) Try to give the reaction on the surface of a solid according to a irreversible first order rate answer : -rA = k CAS = ηkCA η —催化剂有效因数， CA –孔内催化剂平均浓度 Explaining the Thiele modulus. answer :Φ answer : Φs = L Dve L 催化剂特征长度， kv 一级反应以催化剂孔体积为基准的速度常数 De 孔内反应物的有效扩散系数。 Φ s 高代表催化剂的孔隙阻力大。 What seeps are the reaction processes of a solid catalyzed reaction included. Answer: 1）反应物过气膜到催化剂表面扩散 2）反应物过孔隙到催化剂孔内扩散 3）反应物在内孔表面上的反应（内表面过程） 4）产物过孔隙反向扩散到外表面 5）产物过气膜反向扩散到气流主体。 整个1、 用图示讨论固体催化剂催化下的气相反应 A（g） → R（g） 反应过程？可能存在几步阻力和控速步骤？写出各步速度方 程？（20 分） 解：三步阻力：气膜，孔隙，表面应力。 整个 控速步骤：气膜，表面应力， （吸附，反应，脱附） -rA = k g(CAg - CAS) = ksCAS = ηkCA 2、 Giving the gaseous reactant A through a gas film a rate equation Answer : -rA = kg (CAg-CAS ) Try to give the reaction on the surface of a solid according to a irreversible first order rate answer : -rA = k CAS = ηkCA η —催化剂有效因数， CA –孔内催化剂平均浓度 Explaining the Thiele modulus. answer : Φs = L Dve L 催化剂特征长度， kv 一级反应以催化剂孔体积为基准的速度常数 De 孔内反应物的有效扩散系数。 Φ s 高代表催化剂的孔隙阻力大。 What seeps are the reaction processes of a solid catalyzed reaction included. Answer: 1）反应物过气膜到催化剂表面扩散 2）反应物过孔隙到催化剂孔内扩散 3）反应物在内孔表面上的反应（内表面过程） 4）产物过孔隙反向扩散到外表面 5）产物过气膜反向扩散到气流主体。 6．机理方程推导 在 Pd/ - Al2O3 催 化 剂 上 用 乙 烯 合 成 醋 酸 乙 烯 的 反 应 为 ： C2H4 CH 3COOH 1 KAPA KBPB KC PC 1 KAPA KBPB KC PC KABKAKBPAPB KEPE KF PF (A) (B) (C) (E) (F) 在 1150C , PB =200mmHg, PC =92mmHg时测得实验数据为 PA mmHgA 105 mol / hrg设想反应机理为：70100 195247 3154653.94.4 6.06.6 7.25 PA mmHg A 105 mol / hrg 设想反应机理为： 70 100 195 247 315 465 3. 9 4.4 6.0 6. 6 7.25 5.4 A B B D 2 2 C C kk s2 s2 E F E ( 控速步骤 试写出机理方程， F 并用上述实验数据验证符合与否 解： KA PAAV KB B KB PB V PE V AB DV AB KC C2 V2PC KF F VPF 由控速步骤可以写出速率方程式： rA ks2 D C kS 2 E F 而 D KABVA B K ABKAKBPAPB V C K C 2VP C V K CP E KE PE V F K FP F V 上四式代入 rA