6 多相系统中的化学反应与传递现象.ppt

第六章多相系统中的化学反应与传递现象本章内容 多相催化反应过程步骤 流体与催化剂颗粒外表面间的传质与传热 外扩散对多相催化反应的影响 多孔催化剂中的扩散与反应 多相催化反应过程中扩散影响的判定 扩散干扰下的动力学假象多相催化反应过程步骤1. 固体催化剂的宏观结构和性质 孔容：单位质量催化剂颗粒所具有的孔体积实 测方法有压贡仪法（＞100×10－10m）、气体吸附法 （＜10nm）和四氯化碳法（总孔容）等 平均孔半径： 比表面积 ：单位质量催化剂颗粒所具有的 表面积与催化剂的孔道尺寸有关BET法和色谱 法是常用的测定方法多相催化反应过程步骤1. 固体催化剂的宏观结构和性质 孔隙率： 形状系数（球形度，圆球度）： 催化剂颗粒粒度的表示方法：以筛分或当量直径表示AB⑴⑹⑵⑺⑶ ⑷ ⑸cAGcAS多相催化反应过程步骤流体与催化剂外表面间的传质与传热1. 基本方程：2. 传递系数流体与催化剂外表面间的传质与传热对固定床外扩散对多相催化反应的影响1. 外扩散有效因子X的定义：即：一级不可逆反应外扩散对多相催化反应的影响1. 外扩散有效因子X的定义： 平行反应外扩散无影响时的瞬时选择性外扩散有影响时的瞬时选择性外扩散对多相催化反应的影响2. 外扩散对复合反应选择性的影响 连串反应外扩散无影响时的瞬时选择性外扩散有影响时的瞬时选择性外扩散对多相催化反应的影响2. 外扩散对复合反应选择性的影响得外扩散有影响时的瞬时选择性:又：推导外扩散有影响时的瞬时选择性1. 反应物的浓度分布距离0cAcAGcAScACRP多孔催化剂中的扩散与反应2. 颗粒内反应物浓度分布方程的推导 薄片催化剂dZZcA - dcAcA2LAA多孔催化剂中的扩散与反应基本假设： 催化剂颗粒等温； 孔隙结构均匀，各向同 性； 厚度远比长度和宽度小 ，即反应物A从颗粒外表 面向内表面的扩散可按一 维扩散问题处理。

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 薄片催化剂a：扩散面积kp: 按催化剂体积计dZZcA - dcAcA2LAA2. 颗粒内反应物浓度分布方程的推导多孔催化剂中的扩散与反应3. 内扩散有效因子对一级不可 可逆反应薄片催化剂 球形催化剂Rdrr多孔催化剂中的扩散与反应3. 内扩散有效因子整理，并忽略dr2项，得，多孔催化剂中的扩散与反应3. 内扩散有效因子 球形催化剂比较薄片催化剂 圆柱催化剂3. 内扩散有效因子多孔催化剂中的扩散与反应特别注意：多孔催化剂中的扩散与反应3. 内扩散有效因子 一级可逆反应 结果如何？？球形催化剂4. 内外扩散都有影响时的有效因子多孔催化剂中的扩散与反应对薄片催化剂多孔催化剂中的扩散与反应4. 内外扩散都有影响时的有效因子表示外扩散与内扩 散阻力的相对大小多相催化反应过程中扩散影响的判定 连续流动反应器GG0XA在T、cA0、不变的条件下 改变G当G≥G0,外扩散无影响1. 外扩散影响的判定 间歇反应器r. p. m 0XA搅拌速度当rpm≥rpm0 ,外扩散无影响1. 外扩散影响的判定多相催化反应过程中扩散影响的判定浓差判据温差判据 工业反应器1. 外扩散影响的判定多相催化反应过程中扩散影响的判定RpXARC当Rp≤RC,内扩散无影响2. 内扩散影响的判定多相催化反应过程中扩散影响的判定 一级不可逆反应 非一级反应2. 内扩散影响的判定多相催化反应过程中扩散影响的判定扩散干扰下的动力学假象R1＜R2＜R3(1/T)×103R R1 1R R2 2R R3 31. 外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2. 内扩散干扰下的动力学假象 表观级数 表观活化能表观级数 的推导表观活化 能的推导不同温度范围下的反应活化能cAa: 表观级数ka: 表观速率常数外扩散忽略，内 扩散有影响时：扩散干扰下的动力学假象2. 内扩散干扰下的动力学假象—表观级数的推导B、D两式联立，得普遍化得2. 内扩散干扰下的动力学假象—表观级数的推导扩散干扰下的动力学假象C’式对1/T求导2. 内扩散干扰下的动力学假象—表观活化能的推导扩散干扰下的动力学假象F、G式联立扩散干扰下的动力学假象2. 内扩散干扰下的动力学假象—表观活化能的推导。