《化学反应工程》课程教学资源（课件讲稿）第2章 气-固相催化反应本征及宏观动力学

第2章气-固相催化反应本征及宏观动力学第1页

第1页 第2章 气-固相催化反应本征 及宏观动力学

主要内容1催化及固体催化剂2化学吸附与气固相催化反应本征动力学模型3气固相催化反应宏观过程与催化剂颗粒内气体的扩散4内扩散有效因子5气固相间热质传递过程对总体速率的影响6固体颗粒催化剂的工程设计7气固相催化反应宏观动力学模型8固体催化剂的失活第2页

第2页 主要内容 1 催化及固体催化剂 1 2 化学吸附与气固相催化反应本征动力学模型 3 气固相催化反应宏观过程与催化剂颗粒内气体的扩散 3 4 内扩散有效因子 5 气固相间热质传递过程对总体速率的影响 6 固体颗粒催化剂的工程设计 7 气固相催化反应宏观动力学模型 8 固体催化剂的失活

反应物和气固相：产物均为气相，催化剂为固相（步骤）反应过程第3页

气固相：反应物和 产物均为气相 ，催化剂为固 相 反应过程（步骤） 第3页

2.1催化及固体催化剂1催化过程及特征在均相反应过程中，为数众多的反应按化工热力学的观点是能够进行的，但由于反应速度极慢，即使接触时间很长，所得产物也极少，无法进行工业化生产第4页

第4页 1 催化过程及特征 在均相反应过程中，为数众多的反应按化工 热力学的观点是能够进行的，但由于反应速度极 慢，即使接触时间很长，所得产物也极少，无法 进行工业化生产。 2.1 催化及固体催化剂

2.1催化及固体催化剂第5页

第5页 2.1 催化及固体催化剂

Overall progression of heterogeneously catalysed reaction反应物从气流主体扩散到催1Reaktion:化剂颗粒的外表面--外扩散EduktAProduktP反应物从外表面向催化剂的孔道内部扩散-内扩散Grenz-schicht反应物在催化剂表面活性中③心上吸附吸附在活性中心的反应物进4行化学反应产物在催化剂表面活性中心上脱附产物从催化剂内表面扩散到?5.外表面----内扩散T产物从外表面扩散到气流主?3+4Festbett-体-外扩散reaktorA→P第6贝

第6页 Overall progression of heterogeneously catalysed reaction ① 反应物从气流主体扩散到催 化剂颗粒的外表面-外扩散 ② 反应物从外表面向催化剂的 孔道内部扩散-内扩散 ③ 反应物在催化剂表面活性中 心上吸附 ④ 吸附在活性中心的反应物进 行化学反应 ⑤ 产物在催化剂表面活性中心 上脱附 ⑥ 产物从催化剂内表面扩散到 外表面-内扩散 ⑦ 产物从外表面扩散到气流主 体-外扩散

多相催化化学反应过程步骤CAGCAShPAB9g第7页

第7页 A （g） B（g） A B ⑴ ⑹ ⑵ ⑺ ⑶ ⑷ ⑸ c cAS AG 多相催化化学反应过程步骤

CCAgCAsCACC*AoRp距离第8页

第 8 页 距离 0 C A CAg CAS CAC R p C * A

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距离第9页 0 CA CAg CAS CAC=C* A Rp

2.1 催化及固体催化剂☆催化反应过程的特征可概述如下改变（催化剂(1)改变反应活化能化学反应历程本身在反应前后没有变化反应物质最终(2不会改变（催化剂所能达到的平衡状态对于催化或非催化剂并不改AG°=-RTIn K催化反应都有变化学平衡第10页

第10页 ☆催化反应过程的特征可概述如下： 反应活化能 改变 催化剂 改变 化学反应历程 本身在反应前后没有变化 （1） 催化剂 不会改变 反应物质最终 所能达到的平衡状态 （2） 对于催化或非 催化反应都有： G RT ln K 0    催化剂并不改 变化学平衡 2.1 催化及固体催化剂