固相催化反应器-课讲义件PPT(演示稿)
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固相催化反应器课件
固相催化反应器课 件
• 固相催化反应器概述 • 固相催化反应器的种类与结构 • 固相催化反应器的操作与优化 • 固相催化反应器的应用与案例 • 固相催化反应器的前景与挑战
CATALOGUE
固相催化反应器概述
定义与特点
定义 特点
固相催化反应器的重要性
在工业生产中的应用广泛
1
提高生产效率和降低能耗
固相催化反应器的操作与优化
操作参数优化
温度控制
物料流速与混合
通过调整反应温度，可以影响反应速 率和产物选择性。优化温度参数，可 以提高催化反应效率。
优化物料在反应器内的流速和混合状 态，有助于提高传质效率和均匀性， 进而影响催化效果。
压力调节
压力对固相催化反应的影响主要体现 在反应速率和产物性质上。适当的压 力调节有助于提高反应效率和ห้องสมุดไป่ตู้物纯 度。
固定床反应器
总结词
适用于固体催化剂固定在床层中的反应体系
详细描述
固定床反应器是一种常用的固相催化反应器，适用于固体催化剂固定在床层中的反应体系。催化剂装填在反应器 内，流体通过催化剂床层进行反应。这种反应器操作简便，催化剂易于更换。
流化床反应器
总结词
详细描述
移动床反应器
总结词 详细描述
涓流床反应器
2
推动技术进步和创新
3
固相催化反应器的历史与发展
历史回顾
发展趋势
CATALOGUE
固相催化反应器的种类与结构
搅拌釜式反应器
总结词
适用于液相和固相均一的混合物体系
详细描述
搅拌釜式反应器是一种常见的固相催化反应器，适用于液相和固相均一的混合物 体系。它通过搅拌器使物料在反应器内充分混合，促进传质和传热，适用于多种 化学反应。
• 固相催化反应器概述 • 固相催化反应器的种类与结构 • 固相催化反应器的操作与优化 • 固相催化反应器的应用与案例 • 固相催化反应器的前景与挑战
CATALOGUE
固相催化反应器概述
定义与特点
定义 特点
固相催化反应器的重要性
在工业生产中的应用广泛
1
提高生产效率和降低能耗
固相催化反应器的操作与优化
操作参数优化
温度控制
物料流速与混合
通过调整反应温度，可以影响反应速 率和产物选择性。优化温度参数，可 以提高催化反应效率。
优化物料在反应器内的流速和混合状 态，有助于提高传质效率和均匀性， 进而影响催化效果。
压力调节
压力对固相催化反应的影响主要体现 在反应速率和产物性质上。适当的压 力调节有助于提高反应效率和ห้องสมุดไป่ตู้物纯 度。
固定床反应器
总结词
适用于固体催化剂固定在床层中的反应体系
详细描述
固定床反应器是一种常用的固相催化反应器，适用于固体催化剂固定在床层中的反应体系。催化剂装填在反应器 内，流体通过催化剂床层进行反应。这种反应器操作简便，催化剂易于更换。
流化床反应器
总结词
详细描述
移动床反应器
总结词 详细描述
涓流床反应器
2
推动技术进步和创新
3
固相催化反应器的历史与发展
历史回顾
发展趋势
CATALOGUE
固相催化反应器的种类与结构
搅拌釜式反应器
总结词
适用于液相和固相均一的混合物体系
详细描述
搅拌釜式反应器是一种常见的固相催化反应器，适用于液相和固相均一的混合物 体系。它通过搅拌器使物料在反应器内充分混合，促进传质和传热，适用于多种 化学反应。
第五章 气固相催化反应工程.ppt
冷激式非 原原 料料 气气 冷冷 激激 式:式(大, (C型O装变置换氨，、过甲热醇水合蒸成气)冷激)
5-1 气固相催化反应器的基本类型
5-2基本设计原则：
自学（要求）。二个条件，五个基本原则
• 5-3催化反应器的数学模型：
据反应动力学分：非均相
（传递过程对反应速率影响）；
数学模型分类方法
• * 用peclet准数Pe表示径向、轴向混合有效弥散 系数Dr、De：
•
P
du s
d u
(s
f
)(
),(5 38 A)
D er
D
r
fr
P
du s
d u
( s f )(
),(5 38 B)
el
D
D
l
fl
5-7 固定床中流体的径向和轴向混合
5-7 固定床中流体的径向和轴向混合
• ②绝热温升的影响因素：由（5-6）知： • 混合气体初始组成yAO↑，则∧↑可能，Tb2>T0,耐
热（低CO交换、甲烷化，注意yAO要低） • （-△HR）↑,则∧↑可能， Tb2>T0,耐热（热效应
大的反应尤要注意，如甲烷化保证yAO不超定值）
5-13 绝热温升
• ③当yAO较小（即低浓进气），或yAO虽较大，但 △XA不太大时，基本符合上述简化条件；绝热操作线 为直线，∧为常数，即Tb-Tb1＝∧（XA-XA1）(4-75) • ④当反应混合物组成变化很大，不符合简化条件， ∧不为常数，绝热操作线为曲线；此时，段分段计 算，每段用简化方法。 • ⑤对多段间接换热式反应器和多段原料气冷激式反 应器，若忽略各段出口气体组成对∧值的影响，则各 段绝热操作线斜率都相同。
5-1 气固相催化反应器的基本类型
5-2基本设计原则：
自学（要求）。二个条件，五个基本原则
• 5-3催化反应器的数学模型：
据反应动力学分：非均相
（传递过程对反应速率影响）；
数学模型分类方法
• * 用peclet准数Pe表示径向、轴向混合有效弥散 系数Dr、De：
•
P
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d u
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),(5 38 A)
D er
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( s f )(
),(5 38 B)
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D
D
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5-7 固定床中流体的径向和轴向混合
5-7 固定床中流体的径向和轴向混合
• ②绝热温升的影响因素：由（5-6）知： • 混合气体初始组成yAO↑，则∧↑可能，Tb2>T0,耐
热（低CO交换、甲烷化，注意yAO要低） • （-△HR）↑,则∧↑可能， Tb2>T0,耐热（热效应
大的反应尤要注意，如甲烷化保证yAO不超定值）
5-13 绝热温升
• ③当yAO较小（即低浓进气），或yAO虽较大，但 △XA不太大时，基本符合上述简化条件；绝热操作线 为直线，∧为常数，即Tb-Tb1＝∧（XA-XA1）(4-75) • ④当反应混合物组成变化很大，不符合简化条件， ∧不为常数，绝热操作线为曲线；此时，段分段计 算，每段用简化方法。 • ⑤对多段间接换热式反应器和多段原料气冷激式反 应器，若忽略各段出口气体组成对∧值的影响，则各 段绝热操作线斜率都相同。
《反应工程》气-固相催化反应本征及宏观动力学 ppt课件
第二章 气－固相催化反应本征 及宏观动力学
PPT课件
1
2.1 催化及固体催化剂 2.2 化学吸附与气－固相催化反应本征动力学模型 2.3 气－固相催化反应宏观过程与催化剂颗粒内气
体的扩散 2.4 内扩散有效因子 2.5 气—固相间热、质传递过程对总体速率的影响 2.6 固体颗粒催化剂的工程设计 2.7 固体催化剂失活
PPT课件
2
1）反应特点 （1）反应物和产物均为气体； （2）使用固体催化剂，具有惊人的内表面； （3）反应区在催化剂颗粒内表面。 2）反应步骤
反应区在颗粒内部，整个反应过程是由物理过程和 化学反应过程组成的，反应分7步进行。
PPT课件
3
PPT课件
4
PPT课件
5
（1）反应物从气相主体扩散到颗粒外表面——外扩散； （2）反应物从颗粒外表面扩散进入颗粒内部的微孔——内 扩散；
容有以下几方面。
(1) 催化剂颗粒内气体的扩散；
(2) 催化剂颗粒内扩散－反应过程的关联方法——内扩散
有效因子；
(3)
宏观动力学方程，或称之为总体速率方程的建立。 PPT课件
7
2.1 催化及固体催化剂
PPT课件
8
2.1.1 催化反应
催化(Catalysis)的研究和发展对化学工业的变革起 着决定性的作用。18世纪到19世纪初期世界工业起步和发 展所需的基本化工原料如硫酸、氨和硝酸的生产，由于开 发了催化作用和研制了催化剂而发生了根本性的变革。 1831年研制了铂催化剂转化二氧化硫的接触法替代了铅室 法生产硫酸。1900年铂催化剂上进行的氮氧化反应取代了 硫酸和硝酸钠反应生产硝酸。1913年使用熔铁催化剂的氨 合成生产装置的开发带动了高压容器和压缩机的发展。 1923年采用锌铬催化剂使一氧化碳加氢合成甲醇取代了木 材干馏制甲醇。但由于低温下锌铬催化剂的催化作用低， 只能在350---420℃反应，较高反应温度下不利于甲醇合 成的热力学平衡，因此必须在25---30MPa高压下生产。 1966年铜基催化剂合成甲醇投产，可在220~270℃下反应， 相应压力可降至5MPa，节约了高压生产的能耗。
PPT课件
1
2.1 催化及固体催化剂 2.2 化学吸附与气－固相催化反应本征动力学模型 2.3 气－固相催化反应宏观过程与催化剂颗粒内气
体的扩散 2.4 内扩散有效因子 2.5 气—固相间热、质传递过程对总体速率的影响 2.6 固体颗粒催化剂的工程设计 2.7 固体催化剂失活
PPT课件
2
1）反应特点 （1）反应物和产物均为气体； （2）使用固体催化剂，具有惊人的内表面； （3）反应区在催化剂颗粒内表面。 2）反应步骤
反应区在颗粒内部，整个反应过程是由物理过程和 化学反应过程组成的，反应分7步进行。
PPT课件
3
PPT课件
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PPT课件
5
（1）反应物从气相主体扩散到颗粒外表面——外扩散； （2）反应物从颗粒外表面扩散进入颗粒内部的微孔——内 扩散；
容有以下几方面。
(1) 催化剂颗粒内气体的扩散；
(2) 催化剂颗粒内扩散－反应过程的关联方法——内扩散
有效因子；
(3)
宏观动力学方程，或称之为总体速率方程的建立。 PPT课件
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2.1 催化及固体催化剂
PPT课件
8
2.1.1 催化反应
催化(Catalysis)的研究和发展对化学工业的变革起 着决定性的作用。18世纪到19世纪初期世界工业起步和发 展所需的基本化工原料如硫酸、氨和硝酸的生产，由于开 发了催化作用和研制了催化剂而发生了根本性的变革。 1831年研制了铂催化剂转化二氧化硫的接触法替代了铅室 法生产硫酸。1900年铂催化剂上进行的氮氧化反应取代了 硫酸和硝酸钠反应生产硝酸。1913年使用熔铁催化剂的氨 合成生产装置的开发带动了高压容器和压缩机的发展。 1923年采用锌铬催化剂使一氧化碳加氢合成甲醇取代了木 材干馏制甲醇。但由于低温下锌铬催化剂的催化作用低， 只能在350---420℃反应，较高反应温度下不利于甲醇合 成的热力学平衡，因此必须在25---30MPa高压下生产。 1966年铜基催化剂合成甲醇投产，可在220~270℃下反应， 相应压力可降至5MPa，节约了高压生产的能耗。
化学反应工程第六讲(气固相催化反应器)
A 相当直径
按等外表面积的圆球直径计算：
dp
6V
p
1/ 3
按等体积的圆球直径计算：
Dp
Sp
国家精品课程
按等比表面积的圆球直径计算： ds 6 6VP SV SP
SV ―― 单颗粒的比表面积，
SV
SP VP
B. 形状系数φs
s
Ss SP
颗粒与圆球的差异程度
Sp -------------- 非球形颗粒的外表面积 Ss -------------- 等体积的圆球的外表面积
外加热管式炉 外冷却管壳式反应器 内冷式
国家精品课程
国家精品课程
3. 反应器模型
拟均相认为粒内、外温差、浓差
动力学 可以忽略，引入校正系数
非均相考虑粒内外
Tg Cg
TS , CS
TS , CS
TC CC
温度场、浓度场分布
一维仅考虑沿流向 T、C变化
二维同时考虑 垂 沿直 流于 向流向 的
求出 dN A dVR
dyA
d 0
算出 1 COR
d 0
dyA
绘
1 COR
d 0
dy A
～x图
求出出口yA与Tb关系
国家精品课程
数值法求解
dyco dl
COR W0
dyco
d 0
dT dl
(H R Cpb
)
dyco dl
dym dl
COR W0
dym
d 0
dT (HR ) dym dl Cpb (1 2 ym ) dl
传热能力差，传热与控温问题是固定床反 应器开发中的难点；
床层压降大。为避免床层压降过大，固定 床反应器中催化剂粒度一般不小于1.5mm， 对快速反应，可能导致较严重的内扩散影 响；
按等外表面积的圆球直径计算：
dp
6V
p
1/ 3
按等体积的圆球直径计算：
Dp
Sp
国家精品课程
按等比表面积的圆球直径计算： ds 6 6VP SV SP
SV ―― 单颗粒的比表面积，
SV
SP VP
B. 形状系数φs
s
Ss SP
颗粒与圆球的差异程度
Sp -------------- 非球形颗粒的外表面积 Ss -------------- 等体积的圆球的外表面积
外加热管式炉 外冷却管壳式反应器 内冷式
国家精品课程
国家精品课程
3. 反应器模型
拟均相认为粒内、外温差、浓差
动力学 可以忽略，引入校正系数
非均相考虑粒内外
Tg Cg
TS , CS
TS , CS
TC CC
温度场、浓度场分布
一维仅考虑沿流向 T、C变化
二维同时考虑 垂 沿直 流于 向流向 的
求出 dN A dVR
dyA
d 0
算出 1 COR
d 0
dyA
绘
1 COR
d 0
dy A
～x图
求出出口yA与Tb关系
国家精品课程
数值法求解
dyco dl
COR W0
dyco
d 0
dT dl
(H R Cpb
)
dyco dl
dym dl
COR W0
dym
d 0
dT (HR ) dym dl Cpb (1 2 ym ) dl
传热能力差，传热与控温问题是固定床反 应器开发中的难点；
床层压降大。为避免床层压降过大，固定 床反应器中催化剂粒度一般不小于1.5mm， 对快速反应，可能导致较严重的内扩散影 响；
催化反应工程华东理工大学第十九课气—液—固三相反应器 24页PPT文档
1 细颗粒催化剂 2 液体持液量大，液体全混 3 温度易于控制 要求： 1 惰性液体的要求 2 催化剂耐磨损 3 气相存在范混，但模拟计算时假设活塞流。
催化反应工程
(一) 颗粒完全悬浮临界气速uc 1 uc∝ut, ut 固体颗粒沉降速度 2 uc∝Cs 3 颗粒特性 4 液体特性 5 床层直径 6 分布器，有无导流筒
Nu=0.023Re0.8Pr0.3~0.4
A gB l C
催化反应工程
A组分
rA ,g kAS g LC A gC Ai g kAS L LC A iC LAL
kAS S eC A L C AS keS eC AC S BS
r B ,g k B S e S C B C L B S k e S e C A C B SS
rA ,grB,gkTSeC AC gBL
催化反应工程
k1TS SL ek1 Ag S SL eK kA GL LKGLk1 AS keC 1BS
rB,g kBSSe
CBLCBS
rB,g
keSeCAS
CBS
krBB,S gSekeSreB C ,gASCBL， kTS rB e,C gAgCBL
催化反应工程
催化反应工程
§三相催化反应器
一 涓流床三相反应器
二
气、液并流向下通过固定床的流体力学
三 (一)流体状态
四
与流速有关
五
在一定UOG下，小→大，气相连续→分散
六 (二)持液量
七
内持液量——颗粒孔隙内的持液量，
八
孔隙率↑，内持液量↑
九
静持液量——液体不流动时，润湿颗粒间的持液
量，
十
催化反应工程
(一) 颗粒完全悬浮临界气速uc 1 uc∝ut, ut 固体颗粒沉降速度 2 uc∝Cs 3 颗粒特性 4 液体特性 5 床层直径 6 分布器，有无导流筒
Nu=0.023Re0.8Pr0.3~0.4
A gB l C
催化反应工程
A组分
rA ,g kAS g LC A gC Ai g kAS L LC A iC LAL
kAS S eC A L C AS keS eC AC S BS
r B ,g k B S e S C B C L B S k e S e C A C B SS
rA ,grB,gkTSeC AC gBL
催化反应工程
k1TS SL ek1 Ag S SL eK kA GL LKGLk1 AS keC 1BS
rB,g kBSSe
CBLCBS
rB,g
keSeCAS
CBS
krBB,S gSekeSreB C ,gASCBL， kTS rB e,C gAgCBL
催化反应工程
催化反应工程
§三相催化反应器
一 涓流床三相反应器
二
气、液并流向下通过固定床的流体力学
三 (一)流体状态
四
与流速有关
五
在一定UOG下，小→大，气相连续→分散
六 (二)持液量
七
内持液量——颗粒孔隙内的持液量，
八
孔隙率↑，内持液量↑
九
静持液量——液体不流动时，润湿颗粒间的持液
量，
十
气固相催化反应流化床反应器完整版PPT
第一次工业应用： 1922年 Fritz Winkler获德国专利，1926年第
一台高13米，截面积12平方米的煤气发生 炉开始运转。 目前最重要的工业应用： SOD(Standard Oil Development Company) IV 型催化裂化。
7
散式流化和聚式流化
（1）散式流态化 稀 根相据段标床 准高 筛可 的由 规化 格工 ，原 目理数中 与非 直均 径相 关分 系离 如过 下程 ：计算而得，也可由下述经验方程估算。
12
床 高
稀 相 段
浓 相 段
颗粒含量 浓相段和稀相段
13
流态化的不正常现象
沟流：由于流体分布板设计或安装上存在 问题，使流体通过分布板进入浓相段形成 的不是气泡而是气流，称沟流。沟流造成 气体与乳化相之间接触减少，传质与反应 效果明显变差。
节流（腾涌）
14
15
流化床的工艺计算
1 初始流化速度： －－颗粒开始流化时的气流速度 （气体向上运动时产生的曳力）＝（床层
已知催化剂粒度分布如下：
目数
>120 100-120 80-100 60-80 40-60 <40
重量% 12
10
13
35
25
5
催化剂颗粒密度ρP=1120kg.m-3 气体密度ρ-3
气体粘度μ=0.0302mPa·s
25
解
1．计算颗粒平均粒径
根据标准筛的规格，目数与直径关系如 下：
目数
1.1
1.3
2
假设Rem<2合理。 由Re=1.3，Re<10可得F=1
29
浓相段高度的计算
催化剂在床层中堆积高度称静床层高度 (L0)。在通入气体到起始流化时 ，床高 Lmf≈L0。若继续加大气量，床层内产生 一定量的气泡，浓相段床高(Lf)远大于静 床层高度。
一台高13米，截面积12平方米的煤气发生 炉开始运转。 目前最重要的工业应用： SOD(Standard Oil Development Company) IV 型催化裂化。
7
散式流化和聚式流化
（1）散式流态化 稀 根相据段标床 准高 筛可 的由 规化 格工 ，原 目理数中 与非 直均 径相 关分 系离 如过 下程 ：计算而得，也可由下述经验方程估算。
12
床 高
稀 相 段
浓 相 段
颗粒含量 浓相段和稀相段
13
流态化的不正常现象
沟流：由于流体分布板设计或安装上存在 问题，使流体通过分布板进入浓相段形成 的不是气泡而是气流，称沟流。沟流造成 气体与乳化相之间接触减少，传质与反应 效果明显变差。
节流（腾涌）
14
15
流化床的工艺计算
1 初始流化速度： －－颗粒开始流化时的气流速度 （气体向上运动时产生的曳力）＝（床层
已知催化剂粒度分布如下：
目数
>120 100-120 80-100 60-80 40-60 <40
重量% 12
10
13
35
25
5
催化剂颗粒密度ρP=1120kg.m-3 气体密度ρ-3
气体粘度μ=0.0302mPa·s
25
解
1．计算颗粒平均粒径
根据标准筛的规格，目数与直径关系如 下：
目数
1.1
1.3
2
假设Rem<2合理。 由Re=1.3，Re<10可得F=1
29
浓相段高度的计算
催化剂在床层中堆积高度称静床层高度 (L0)。在通入气体到起始流化时 ，床高 Lmf≈L0。若继续加大气量，床层内产生 一定量的气泡，浓相段床高(Lf)远大于静 床层高度。
化学反应工程_气固相催化反应本征动力学ppt课件
KA
ka0 kd0
exp Ed Ea RT
ka0 kd0
exp q RT
A p AV
上式称吸附平衡方程
式中：q Ed Ea
;.
22
Langmuir 吸附模型
• 基本假定： • 1催化剂表面活性中心的分布是均匀的； • 2吸、脱附活化能与表面覆盖率无关； • 3每个活性中心只能吸附一个分子； • 4吸附的分子之间互不影响。 • 称为理想吸附模型。
;.
8
• 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速率。
• 本章讨论化学动力学过程。
;.
9
固体催化剂
• 固体催化剂由三部分组成，活性组分、助剂和载体。 • 三者不能截然分开。 • 通常对活性组分的要求： • 具有尽可能高的催化活性，选择性和抗毒性。 • 通常对载体的要求： • 高强度，高比表面。
第四章 气固相催化反应本征动力学
;.
1
• 对于气固相催化反应，由于反应在异相进行，存在本征动力学和宏观动力学之分， 其区别在于有无传递过程的影响。
• 本章主要讨论催化剂、催化反应机理和本征的反应速率。
;.
2
气固相催化过程
• 气固相：反应物和产物均为气相，催化剂为固相。 • 催化剂参与反应，但在反应过程中不消耗。 • 催化剂的加入可以改变反应速率。 • 催化剂的加入，不能改变反应的平衡。催化剂以同样的比例同时改变正逆反应的速率。
r • V1S2、dd以t催k化m剂o质l量 s定义1 反m应c速a3t率
或 rA
《固相反应机》PPT课件
MgO+Al2O3MgAl2O4 这种反应属于反应物通过固相产物层扩散中的加成反 应。
Wagner通过长期研究，提出尖晶石形成是由两种
正离子逆向经过两种氧化物界面扩散所决定，氧离子
则上不由参于与 扩扩 散散 过迁 来移必过有程如，下按反此应观：点则在图2中在界面S1
a
5
S 1
S 2
M g O M g A l2 O 4 A l2 O 3
a
8
图3 CaO+SiO反应形成多钙硅酸盐过程示意图
a
9
四 不同反应类型和机理
1. 加成反应
2. 一般形式为：A+B→C 3. 当化合物C不溶于A或B中任一相时，则在A、
B两 4. 层间就形成产物层C。当C与A或B之间形成部分
或完
5. 全互溶时，则在初始反应物中生成一个或两个新 相。
6. 当A与B形成成分连续变化的产物时，则在反应 物间
产物层排列主要取决于反应物的扩散组元、产物与 反应物的固溶性等。对于三组分以上的多元系统，则产 物层的排列就更复杂。
a
13
4. 转变反应
转变反应的特点是反应仅在一个固相内进行，反应 物或生成物不必参与迁移；其次，反应通常是吸热的， 在转变点附近会出现比热值异常增大。对于一级相变， 熵变是不连续的；对于二级相变则是连续的。由此可 见，传热对转变反应速度有着决定性影响。石英的多 晶转变反应是硅酸盐工业种最常见的实例。
第二节 固相反应机理
固态反应一般是由相界面上的化学反应和固相内 的物质迁移两个过程构成。但不同类型的反应既表现 出一些共性规律，也存在着差异和特点。 一 相界面上化学反应机理 傅程梯。格图（1示H出lü加tti热ng到）不研同究温了度Zn的O反和应Fe化2O合3合物成，的经反迅应速过冷 却后分别测定的物性变化结果。可把整个反应过程划 分为六个阶段。
第5章 气-固相催化反应器ppt课件
③ 如果A在吸附时解离：
r(1KApA kK A p B ppB BKRpR)2
r(1K ApA k( p K A B pB pB pK R/R K pR P)K IpI)2
A 22 2A
r
k(pApBpR/KP)
1
2
1(KApA)2 KBpBKRpR
④ 若B不吸附，R也不吸附：
A B R
r k a p A A k d K R A p R / K S K B p B k a ( p A A p R / K P p B ) 1 K R p R / K S K B p B K B p B K R p R1 K R p R / K S K B p B K B p B K R p R
exp
E
0 d
RT
f '
近似认为 f ' 为常数，同时令：
kdΒιβλιοθήκη k0 dexp
E
0 d
RT
f
'
及
h RT
可得：
rd k d exp h
对于表观吸附速率：
r ra rd ka exp gpA kd exph
吸附达到平衡时，
ka kd
pA
exph g
则：KA pA exp f
P颗 颗 粒 粒 的 总 微 m 体 PV m 孔 gPV 积 gm S P 体 V S 积 V g gS 1
P颗颗 粒粒 的总 微体 孔 m 积 m P体 V Pg 积 VgP P
PS(1P)
床层的空隙率：颗粒间的空隙体积占床层体积的分率。
颗粒间的空隙体积
床层体积
bP ( 1 )S ( 1 P )1 ()
令ka kd
r(1KApA kK A p B ppB BKRpR)2
r(1K ApA k( p K A B pB pB pK R/R K pR P)K IpI)2
A 22 2A
r
k(pApBpR/KP)
1
2
1(KApA)2 KBpBKRpR
④ 若B不吸附，R也不吸附：
A B R
r k a p A A k d K R A p R / K S K B p B k a ( p A A p R / K P p B ) 1 K R p R / K S K B p B K B p B K R p R1 K R p R / K S K B p B K B p B K R p R
exp
E
0 d
RT
f '
近似认为 f ' 为常数，同时令：
kdΒιβλιοθήκη k0 dexp
E
0 d
RT
f
'
及
h RT
可得：
rd k d exp h
对于表观吸附速率：
r ra rd ka exp gpA kd exph
吸附达到平衡时，
ka kd
pA
exph g
则：KA pA exp f
P颗 颗 粒 粒 的 总 微 m 体 PV m 孔 gPV 积 gm S P 体 V S 积 V g gS 1
P颗颗 粒粒 的总 微体 孔 m 积 m P体 V Pg 积 VgP P
PS(1P)
床层的空隙率：颗粒间的空隙体积占床层体积的分率。
颗粒间的空隙体积
床层体积
bP ( 1 )S ( 1 P )1 ()
令ka kd
第四部分气固多相催化反应动力学基础教学课件PPT.ppt
表面反应活化能
A是A的吸附平衡常数 A0ex pH (/R)T
吸附热
表观活化能 EappEH 补偿效应：在一系列催化剂上进行某一反应，或在不同条件下 处理的同种催化剂上进行一系列反应，将得到的k用Arrhenius方 程处理，有时出现活化能E和指前因子A同时增加或同时减小的 情况，这样是其中一个的作用抵消了另一个的作用，E和A这种 同时同方向的变化称为补偿效应。
第四部分气固多相催化反应动力学基础教学课件
一、基本概念
1.1 反应速率
1、反应速率定义：反应速率表示反应的快慢，通常定义为参
与反应的某种反应物或产物i的量随反应时间的变化率，
ri
1
dni dt
是反应空间。对于均相催化反应，是反应体系的体积；对
于固体催化剂的气度多相催化反应，可以是催化剂的体积V、
0
1
1
A PA * B PB
r kPAkAPA* 1APA*BPB
总反应平衡常数K = PB/PA*，A = k+/k-
最后有
r
k (PA
PB K
)
1 k ' PB
其中
k'
A
K
B
吸附-化学平衡：由吸附平衡和表面化学反应平衡组成的总平 衡。
3、无速控步骤时的速率方程-稳定态处理法 处理模型：在催化反应的连续系列中，如各步骤速率相近和远离 平衡的情况下，没有速控步骤。 稳态近似：假定个步骤速率相近，从而中间物种浓度在较长时间 内恒定，即：
总反应速率 rkA*(1A P A kA B P P A BC P C )2
（2）双分子反应 Langmuir-Hinshelwood机理：表面反应发生在两个吸附物种 间，且此步骤为速控步骤。 例1、设反应A + B C按以下机理进行
A是A的吸附平衡常数 A0ex pH (/R)T
吸附热
表观活化能 EappEH 补偿效应：在一系列催化剂上进行某一反应，或在不同条件下 处理的同种催化剂上进行一系列反应，将得到的k用Arrhenius方 程处理，有时出现活化能E和指前因子A同时增加或同时减小的 情况，这样是其中一个的作用抵消了另一个的作用，E和A这种 同时同方向的变化称为补偿效应。
第四部分气固多相催化反应动力学基础教学课件
一、基本概念
1.1 反应速率
1、反应速率定义：反应速率表示反应的快慢，通常定义为参
与反应的某种反应物或产物i的量随反应时间的变化率，
ri
1
dni dt
是反应空间。对于均相催化反应，是反应体系的体积；对
于固体催化剂的气度多相催化反应，可以是催化剂的体积V、
0
1
1
A PA * B PB
r kPAkAPA* 1APA*BPB
总反应平衡常数K = PB/PA*，A = k+/k-
最后有
r
k (PA
PB K
)
1 k ' PB
其中
k'
A
K
B
吸附-化学平衡：由吸附平衡和表面化学反应平衡组成的总平 衡。
3、无速控步骤时的速率方程-稳定态处理法 处理模型：在催化反应的连续系列中，如各步骤速率相近和远离 平衡的情况下，没有速控步骤。 稳态近似：假定个步骤速率相近，从而中间物种浓度在较长时间 内恒定，即：
总反应速率 rkA*(1A P A kA B P P A BC P C )2
（2）双分子反应 Langmuir-Hinshelwood机理：表面反应发生在两个吸附物种 间，且此步骤为速控步骤。 例1、设反应A + B C按以下机理进行