化学反应工程第2章 气－固相催化反应本征及宏观动力学方程-sun.pptx

第二章　气－固相催化反应本征及宏观动力学方程;第一节 催化及固体催化剂 一、 催化反应 二、 固体催化剂 1.催化基本原理及组成 2. 固体催化剂的孔结构 3. 固体催化剂的活化 ;气-固催化活性位理论;Activation energy with catalyst;催化剂是能够加快化学反应速率，但本身能复原的物质。 中间产物，改变反应途径， 降低活化能。 不能改变化学平衡，同时加速正、逆反应。 不改变反应热。 具有选择性。;主催化剂 固体催化剂中具有催化活性的根本性物质;;;载 体;固体催化剂solid catalyst;2、固体催化剂的孔结构;（1）内表面积Sg (m2/g) 内表面积越大，活性位越多，反应面越大。 常用测定方法有：气体吸附法BET法。;（2）孔容Vg(mL/g)和孔隙率θ 孔容：每克催化剂内部孔道所占的体积。 孔隙率：孔容积与总体积之比。;（3）孔径及其分布;失活的原因：;催化剂失活时，其相对活性可按如下定义：;本节内容回顾 一、 催化反应 二、 固体催化剂 1.催化基本原理及组成 2. 固体催化剂的孔结构 3. 固体催化剂的活化 ;第二章　气－固相催化反应本征及宏观动力学方程;第二节 化学吸附与气-固相催化反应本征动力学模型 一、 吸附等温方程 1. 均匀表面吸附等温方程 2. 不均匀表面吸附等温方程 二 均匀表面吸附动力学模型 1. 过程为单组分反应物的化学吸附控制 2. 过程为表面化学反应控制 3. 过程为单组分产物的脱附控制;气-固催化活性位理论;一、吸附等温方程;化学吸附速率方程的建立;化学吸附速率方程的建立;1、均匀表面吸附等温方程;理想吸附层的模型 单组分吸附;当吸附达到平衡时;多组分吸附;对组分A: 对组分B: 联立上述两方程，可得： ;对于多组分体系;;2、不均匀表面吸附等温方程;当表面覆盖度中等时， 的变化对吸附的影响要比小得多，同理， 的变化对解吸附的影响要比 小得多 因此，可以近似认为 是常数。;吸附达到平衡时，r=0，则：;将Termkin吸附等温方程代入速率方程中：;——Langmuir-Hinshelwood (L-H)控制步骤模型;;;单组份吸附控制的L-H动力学模型;;表面反应控制的L-H动力学模型;正向脱附速率;单组份脱附控制的L-H动力学模型;出;单组份理想吸附速率方程;吸附控制;本节内容回顾 一、 吸附等温方程 1. 均匀表面吸附等温方程 2. 不均匀表面吸附等温方程 二 均匀表面吸附动力学模型 1. 过程为单组分反应物的化学吸附控制 2. 过程为表面化学反应控制 3. 过程为单组分产物的脱附控制;第二章　气－固相催化反应本征及宏观动力学方程;第三节 气-固相催化反应宏观过程与催化剂颗粒内气体的扩散 一、 气-固相催化反应宏观过程 1. 气-固相催化反应过程中反应组分的浓度分布与内扩散有效因子 2. 催化反应控制阶段的判别 3. 球形催化剂内反应组分浓度分布的微分方程 二、 固体催化剂颗粒内气体的扩散与曲折因子;;第三节 气-固相催化反应宏观过程与催化剂颗粒内气体的扩散 一、 气-固相催化反应宏观过程 1. 气-固相催化反应过程中反应组分的浓度分布与内扩散有效因子 2. 催化反应控制阶段的判别 3. 球形催化剂内反应组分浓度分布的微分方程 二、 固体催化剂颗粒内气体的扩散与曲折因子;一、 气-固相催化反应宏观过程;径向距离;径向距离;内扩散有效因子（ζ）与总体速率;ζ的数值大小代表什么？;稳态时，就单个颗粒对反应物进行物料衡算，易知： 颗粒内的反应速率＝透过外表面的扩散速率＝反应物由气流主体向外表面的传质速率，因此：;计入内外 扩散过程;2. 气－固相催化反应过程控制阶段的判别;1。本征动力学控制;1。本征动力学控制;1。本征动力学控制;1。本征动力学控制;1。本征动力学控制;1。本征动力学控制;;;;0;0;0;0;0;不可逆反应外扩散控制;若为强烈外扩散控制，则CAS=0，则有：;测定气固催化本征动力学时，必须消除内、外扩散的影响，使过程属于动力学控制。 原因：仅在这种情况下的宏观动力学与本征动力学相同 措施：增大外扩散传质系数（增强对流）及催化剂颗粒的外表面积；减小催化剂颗粒.;;;