反应工程（第三版） 教学课件 ppt 作者 李绍芬 主编 第六章 多相系统中的化学反应与传递.pptx

第六章多相系统中的化学

反应与传递现象

2015-1-19尚辅网1

6.1.1.固体催化剂的宏观结构与性质

●比表面(Sg)

●孔径分布，平均孔径，孔容

●孔隙率，空隙率，密度，形状系数

孔隙率

颗粒密

=V0

p尚辅网gp

真密

堆密4a=a,Iap2

6.1多相催化反应过程步骤

2015-1-19

=50.1×10-8cm=50.1A

2015-1-19尚辅网3

εp=VgPp=0.255/(1/1.048)=0.267

宏

动

力

学

辅网

1

反应物A的外扩散

2

反应物A的内扩散

3

反应物A的吸附

本征动力学

4

表面反应

5

反应产物P的脱附

6

反应产物P的内扩散

7

反应产物P的外扩散

4

6.1.2.多相催化过程步骤

2015分秀

吸附态吸附态

A分子P分子

P分子

观

尚

宏

动

力

学

辅网

1

反应物A的外扩散

2

反应物A的内扩散

3

反应物A的吸附

本征动力学

4

表面反应

5

反应产物P的脱附

6

反应产物P的内扩散

7

反应产物P的外扩散

5

6.1.2.多相催化过程步骤

2015分秀

吸附态吸附态

A分子P分子

P分子

观

尚

6.2流体与催化剂外表面间的传质与传热

NA=k一CAS=-R

Pq=hgam(Ts-Tg)

A

②

③

⑥

Cpc

CAC

5

q=(-9RA)(-△H,)

外扩散无影响

内扩散无影响

内外扩散均无影响

尚辅网

CAG≈CAS≈CAC

6

CAG≈CAS

CAS≈CAC

Cps

204519

CAGCAS

CpG

固定床

J

因子

Sc=μ/pDP,=Cpμ/λ

6.2.2.流体与颗粒外表面得温度差与浓度差

q=h,am(Ts-Tg)=(-R₄)(-AH,)=kçam(cAG-Cas)(-△H,)

6.2.1传递系数

6.2.3外扩散对多相催化反应的影响

外扩散有影响时颗粒外表面处的反应速率

外扩散无影响时颗粒外表面处的反应速率

级不

2015--19AS

等温a

S

AG

1单一应

忽略

内扩散

反应级数α外扩散有效因子nx

2015-110

不同反应级数时外扩散有效因子计算式

1

2

1/2

-1

9

a=-1.0

1.0

7x

图6.2等温外扩散有效因子

尚辅网10

Da

0.01

10.0

2015-1-19

2复合反应

(1)平行反应

●外扩散无影响

AG

●外扩散有影响

2015-1-19尚辅网11

●外扩散有响

无影

尚

例6.3AkBk₂D求反应选择性

Tg=450KCpG/CAG=0.5(Ts-Tg)=10K

(kçam)A=(k₆am)p=40cm³/(s·g)

k₁=6.0×10⁸exp[-E₁1(RT)]cm³1(g·s)

E₁=80.0kJ/mol

k₂=1.2×10⁶exp[-E₂I(RT)]cm³1(g·s)

E₂=60.0kJ/mol

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DA=DAB

DA=(Dx)A=9.7×10³ra√T/M

1.正常扩散

2.努森扩散

3.复合扩散

6.3气体在多孔介质中的扩散

6.3.2多孔催化剂中的扩散

λ/2ra≤10-²

λ/2ra10

10-²λ/2r₄10

b=1+Nβ/NA

等分子逆向扩散

=EpDi/tm

2015-1-19

尚辅网

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例6.4求噻吩(A)在氢气(B)中的有效扩散系数DeA

600K3.04MPapp=1.4g/cm³εp