氣體在多孔氣體中的擴(kuò)散.ppt

氣固相催化反應(yīng)的7個步驟 1 反應(yīng)物由氣流主體擴(kuò)散到催化劑外表面 2 反應(yīng)物由催化劑外表面擴(kuò)散到內(nèi)表面 3 反應(yīng)物在催化劑表面活性中心上吸附 4 吸附在活性中心的反應(yīng)物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng) 5 產(chǎn)物在催化劑表面活性中心上脫附 6 產(chǎn)物由催化劑內(nèi)表面擴(kuò)散到外表面 7 產(chǎn)物由催化劑外表面擴(kuò)散到氣流主體 6 3氣體在多孔氣體中的擴(kuò)散 1 孔擴(kuò)散 正常擴(kuò)散 2 努森擴(kuò)散 3 復(fù)合擴(kuò)散 等摩爾二組分逆向擴(kuò)散 有效擴(kuò)散系數(shù) 擴(kuò)散距離和擴(kuò)散面積的校正 多孔介質(zhì)中的擴(kuò)散 6 3氣體在多孔氣體中的擴(kuò)散 薄片催化劑 6 4 1多孔催化劑內(nèi)反應(yīng)組分的濃度分布 基本假設(shè) 催化劑顆粒等溫 孔隙結(jié)構(gòu)均勻 各向同性 厚度遠(yuǎn)比長度和寬度小 即反應(yīng)物A從顆粒外表面向內(nèi)表面的擴(kuò)散可按一維擴(kuò)散問題處理 單位時間擴(kuò)散進(jìn)入A量 單位時間擴(kuò)散出的A量 單位時間反應(yīng)的A量 a 擴(kuò)散面積kp 按催化劑體積計 6 4 1多孔催化劑內(nèi)反應(yīng)組分的濃度分布 梯爾模數(shù) 對一級不可可逆反應(yīng) 薄片催化劑 6 4 2內(nèi)擴(kuò)散有效因子 內(nèi)擴(kuò)散有效因子 球形催化劑 6 4 2內(nèi)擴(kuò)散有效因子 球形催化劑 比較薄片催化劑 整理 并忽略dr2項 得 6 4 2內(nèi)擴(kuò)散有效因子 圓柱催化劑 6 4 2內(nèi)擴(kuò)散有效因子 特別注意 6 4 4內(nèi)外擴(kuò)散都有影響時的有效因子 內(nèi)外擴(kuò)散都有影響的有效因子 傳質(zhì)的拜俄特數(shù) 表示外擴(kuò)散與內(nèi)擴(kuò)散阻力的相對大小 6 4 4內(nèi)外擴(kuò)散都有影響時的有效因子 對薄片催化劑 時 外擴(kuò)散阻力可不計 時 內(nèi)擴(kuò)散阻力可不計 6 4 4內(nèi)外擴(kuò)散都有影響時的有效因子 6 5內(nèi)擴(kuò)散與復(fù)合反應(yīng)選擇性的影響 1 兩個獨立并行的反應(yīng) 2 1 B 2 B A 1 A W S B C P A 2 1 k k c k r c k r k k 并且有 以一級反應(yīng)為例 副反應(yīng) 主反應(yīng) 選擇性下降了 由于 當(dāng)內(nèi)擴(kuò)散影響嚴(yán)重時 擇性 有擴(kuò)散影響時 瞬時選 擇性 無擴(kuò)散影響時 瞬時選 2 1 BS AS 2 1 B A P 2 S 2 1 S 1 BS 2 2 AS 1 1 B A P BS 2 AS 1 B A P 1 1 k k c c k k R R S c k c k R R S c k c k r r S j h j h h h 6 5內(nèi)擴(kuò)散與復(fù)合反應(yīng)選擇性的影響 2 平行反應(yīng) n m m n n m k n k c k k c k c k c k S c k r c k r AS 1 2 AS 2 AS 1 AS 1 P B 2 2 A A 1 1 A 1 1 S A P A 2 1 劑內(nèi)濃度就是表面濃度 無內(nèi)擴(kuò)散影響時 催化 副反應(yīng) 主反應(yīng) 下降 增加 不變 應(yīng)級數(shù) 于反 瞬時選擇性的變化取決 但 此時 表示瞬時選擇性 仍由式 化劑內(nèi)部任意點上 有內(nèi)擴(kuò)散影響時 在催 P P P AS A A 1 2 A 2 A 1 A 1 P 1 1 S n m S n m S n m c c c k k c k c k c k S n m m n n 2 平行反應(yīng) 3 連串反應(yīng) 下降 將上升 也就是選擇性 但無論如何 反 也可能存在極值 比較復(fù)雜 可能正好相 然下降 而 隨著深入顆粒的進(jìn)程必 由于擴(kuò)散的影響 在顆粒內(nèi)各處不同 決定了選擇性 但 到任意正級數(shù)反應(yīng) 對于一級反應(yīng) 可推廣 A P P A A P A P A P 2 1 A 1 P 2 A 1 A P P 1 D P A 2 1 c c c c c c c c c c k k