气体在多孔气体中的扩散.ppt

气固相催化反应的7个步骤 1 反应物由气流主体扩散到催化剂外表面 2 反应物由催化剂外表面扩散到内表面 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 产物由催化剂内表面扩散到外表面 7 产物由催化剂外表面扩散到气流主体 6 3气体在多孔气体中的扩散 1 孔扩散 正常扩散 2 努森扩散 3 复合扩散 等摩尔二组分逆向扩散 有效扩散系数 扩散距离和扩散面积的校正 多孔介质中的扩散 6 3气体在多孔气体中的扩散 薄片催化剂 6 4 1多孔催化剂内反应组分的浓度分布 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 a 扩散面积kp 按催化剂体积计 6 4 1多孔催化剂内反应组分的浓度分布 梯尔模数 对一级不可可逆反应 薄片催化剂 6 4 2内扩散有效因子 内扩散有效因子 球形催化剂 6 4 2内扩散有效因子 球形催化剂 比较薄片催化剂 整理 并忽略dr2项 得 6 4 2内扩散有效因子 圆柱催化剂 6 4 2内扩散有效因子 特别注意 6 4 4内外扩散都有影响时的有效因子 内外扩散都有影响的有效因子 传质的拜俄特数 表示外扩散与内扩散阻力的相对大小 6 4 4内外扩散都有影响时的有效因子 对薄片催化剂 时 外扩散阻力可不计 时 内扩散阻力可不计 6 4 4内外扩散都有影响时的有效因子 6 5内扩散与复合反应选择性的影响 1 两个独立并行的反应 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 以一级反应为例 副反应 主反应 选择性下降了 由于 当内扩散影响严重时 择性 有扩散影响时 瞬时选 择性 无扩散影响时 瞬时选 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内扩散与复合反应选择性的影响 2 平行反应 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 剂内浓度就是表面浓度 无内扩散影响时 催化 副反应 主反应 下降 增加 不变 应级数 于反 瞬时选择性的变化取决 但 此时 表示瞬时选择性 仍由式 化剂内部任意点上 有内扩散影响时 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 平行反应 3 连串反应 下降 将上升 也就是选择性 但无论如何 反 也可能存在极值 比较复杂 可能正好相 然下降 而 随着深入颗粒的进程必 由于扩散的影响 在颗粒内各处不同 决定了选择性 但 到任意正级数反应 对于一级反应 可推广 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