《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

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

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

催化分类 反应物 催化剂 多相催化— 气、液一 固 >热催化 均相催化一 液 一液 酶催化一 液一 胶体 >其他类型催化：光、电、磁、微波、超声波等

6 催化科学发展（诺贝尔奖得主） 年份 获得者 贡献 1909 Ostwald 催化，化学平衡和反应速率 1912 Sabatier 有机分子催化脱氢反应 1918 Haber 合成氨的发明者 1931 Bosch 高压合成氨，氧化铁型催化剂 1932 Langmuir 表面化学和吸附 1961 Calvin 光合作用中的化学过程 1963 Natta-Ziegler 乙烯丙烯催化聚合反应 1973 Fischer,Wilkinson 金属有机化合物 1992 Marcus 分子间电子传递过程 2001 Knowles,Noyori, Sharpless 手性催化氧化反应 2007 Ertl 表面化学、催化合成氨等

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2.1催化及固体催化剂 第7页

第7页 2.1 催化及固体催化剂

Overall progression of heterogeneously catalysed reaction 7 Reaktion: ① 反应物从气流主体扩散到催 Edukt A→Produkt P 化剂颗粒的外表面外扩散 ② 反应物从外表面向催化剂的 孔道内部扩散一内扩散 Grenz- schicht 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 6 上脱附 ⑥ 产物从催化剂内表面扩散到 外表面-内扩散 A ⑦ 产物从外表面扩散到气流主 Festbett- 体.外扩散 reaktor A→P 闲8贝

第8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 (1) 2 AS CAG 6) (7) B A (g) →B(g） 第9页

第9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

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第10 页 距离 0 C A CAg CAS CAC R p C * A