《化学反应工程》课程教学资源（课件讲稿）第9章 气固相催化反应过程的传递

Chemical Reaction Engineering 第九章气固相催化反应过程的传递现象

Chemical Reaction Engineering 第九章 气固相催化反应过程的传递现象 1

Chemical Reaction Engineering 9.气固催化反应过程的传递现象 n 非均相催化反应 活性组分 ???m2g活性炭 催化剂 载体一多孔（内表面>外表面） 改变反应途径。 Out 催化作用 改变达到平衡的时间，不改变平衡状态。 催化剂具有选择性。 A203 C2H+H,O C2H.OH ZnO CH CHO+H, A灿，0Zm0, 1/2CH2=CH-CH=CH2+H,0+12H

Chemical Reaction Engineering 非均相催化反应 催化作用 改变反应途径。 改变达到平衡的时间，不改变平衡状态。 催化剂具有选择性。 催化剂 活性组分 载体—多孔（内表面 >>外表面） ??????m2 /g活性炭 In Out 9.气固催化反应过程的传递现象

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Chemical Reaction Engineering 催化反应过程主要步骤 ①反应物从气流主体扩散到 催化剂颗粒的外表面（外） A,b ②反应物从颗粒的外表面经 催化剂颗粒的内孔扩散到 颗粒的内表面（内） ③反应物在颗粒内表面上进 P.6 行化学反应（表面反应） ④反应产物从内孔深处向孔 口逆向扩散（内） 气膜 外表面 中心 ⑤反应产物从催化剂外表面 扩散返回气流主体（外）

Chemical Reaction Engineering ① 反应物从气流主体扩散到 催化剂颗粒的外表面(外） ② 反应物从颗粒的外表面经 催化剂颗粒的内孔扩散到 颗粒的内表面（内） ③ 反应物在颗粒内表面上进 行化学反应（表面反应） ④ 反应产物从内孔深处向孔 口逆向扩散（内） ⑤ 反应产物从催化剂外表面 扩散返回气流主体（外） 催化反应过程主要步骤 CA es , CA b, CA is, 气膜 外表面 中心 ① ② ③ ④ ⑤ CP es , CP is, CP b

Chemical Reaction Engineering g-s相催化化学反应过程步骤 (1) CAb (7) A (g) →B(g)

Chemical Reaction Engineering A （g） B（g） A B ⑴ ⑹ ⑵ ⑺ ⑶ ⑷ ⑸ c cA,es A,b g-s相催化化学反应过程步骤 5

CAb CA.es : 距离 0 6

距离 0 C A CA,b CA,es CA,is R p C * A 6

CA.is=C 0 距离 及 7

距离 0 CA CA,b CA,es CA,is=C* A Rp 7

Chemical Reaction Engineering 浓度与温度分布 : 气 膜 康： 气相 素 es > A,es CA.is 放热 Th Ts>T:

Chemical Reaction Engineering p b p es p is A b A es A is C C C C C C , , , , , ,     放热 吸热 b es is b es is T T T T T T     浓度与温度分布 Tb Tes Tis es Tb T 气 相 主 体 气 膜 气 膜 气 相 主 体 主 体 气 膜 气 膜 主 体 A A P P

Chemical Reaction Engineering 颗粒尺度 传质尺度 床层尺度 气固催化反应的传递过程存在着两种不同的尺度 (1)微团尺度的传递 颗粒尺度的内外传递过程。 (2)设备尺度的传递 反应器整体而言，由于反应物料流动的不均匀性， 温度的不均匀性等原因，在反应器径向和轴向上同样会 有反应物料的浓度差和温度差，而任何浓度差异和温度 差异都将导致热质传递。 物质传递 反应场所 反应速率 反应结果 热量传递 CT

Chemical Reaction Engineering 传质尺度 颗粒尺度 床层尺度 气固催化反应的传递过程存在着两种不同的尺度 (1) 微团尺度的传递 颗粒尺度的内外传递过程。 (2) 设备尺度的传递 反应器整体而言，由于反应物料流动的不均匀性， 温度的不均匀性等原因，在反应器径向和轴向上同样会 有反应物料的浓度差和温度差，而任何浓度差异和温度 差异都将导致热质传递。 物质传递 反应速率 反应结果 热量传递 反应场所 C T

Chemical Reaction Engineering 9.1研究方法 (-r4)=f(Tis,Cis) 会 鑫 (-ra)=koe (1)效率因子法 (-r4)=nf(T6,C6) 可以测：气相主体 浓度CAb、温度Tb (）=te5G。 不可测：反应场所 门—反应速率效率因子 浓度CAs、温度Ts

Chemical Reaction Engineering 9.1研究方法 ⑴ 效率因子法 ( ) ( , ) A Tis Cis r  f 0 , ( ) is E RT n A A is r k e c    ( ) ( , ) A Tb Cb r  f  ——反应速率效率因子 可以测：气相主体 浓度CAb、温度Tb 不可测：反应场所 浓度CAis、温度Tis 0 , ( ) b E RT n A A b r k e c     本 征