气固相催化反应动力学

1、1 1、反应的控制步骤：、反应的控制步骤：（1）反应物从气流主体扩散到催化剂的外表面（外扩散过程）反应物从气流主体扩散到催化剂的外表面（外扩散过程）（2）反应物进一步向催化剂的微孔内扩散进去（内扩散过程）反应物进一步向催化剂的微孔内扩散进去（内扩散过程）（3）反应物在催化剂的表面上被吸附（吸附过程）反应物在催化剂的表面上被吸附（吸附过程）（4）吸附的反应物转化成反应的生成物（表面反应过程）吸附的反应物转化成反应的生成物（表面反应过程）（5）反应生成物从催化剂表面上脱附下来（脱附过程）反应生成物从催化剂表面上脱附下来（脱附过程）（6）脱附下来的生成物分子从微孔内向）脱附下来的生成物分子从微孔内向

2、外扩散到催化剂外表面处（内扩散过程）外扩散到催化剂外表面处（内扩散过程）（7）生成物分子从催化剂外表面扩散）生成物分子从催化剂外表面扩散到主流气流中被带走（外扩散过程）到主流气流中被带走（外扩散过程）2 2、双曲线型的反应速率式、双曲线型的反应速率式在气固相反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准在气固相反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的。如的。如 反应，反应，A A的反应速率的定义为的反应速率的定义为 ，对于不同的控制步骤，根据对于不同的控制步骤，根据L-HL-H机理可以进行不同的分析处理：机理可以进行不同的分析处理： （1 1）表面反应控制）表面反应控制 以以 反应为例

3、，可设想其机理步骤如下：反应为例，可设想其机理步骤如下： A A的吸附：的吸附： B B的吸附：的吸附： 表面反应：表面反应：BA dtdnWrAA1SRBAAABBSRBA RR SSR R的脱附：的脱附：S S的脱附：的脱附：BArAkrriiiiiiPKPK12211SSRRBBAABASSRRBBAABBAArpKpKpKpKpkppKpKpKpKpKpKkrBAAKKkk 1)(SSRRBBAApKpKpKpKBApkpr 因表面反应速率是与吸附的因表面反应速率是与吸附的A A与与B B的量成正比的，故的量成正比的，故式中式中k kr r是表面反应速率常数，将是表面反应速率常数，将代

4、入得代入得式中，式中，对于表面覆盖率极低的情况，则对于表面覆盖率极低的情况，则于是反应速率式便简化成于一般均相反应速率式相同的形式了，于是反应速率式便简化成于一般均相反应速率式相同的形式了， SRBAAAkk 21,BBSRBA RR SS（2）吸附控制）吸附控制以反应以反应 为例，如为例，如A A的吸附是控制步骤，可设想的吸附是控制步骤，可设想其机理步骤如下：其机理步骤如下：A A的吸附：的吸附：B B的吸附：的吸附：表面反应：表面反应：R R的脱附：的脱附：S S的脱附：的脱附：反应速率即等于反应速率即等于A A的净吸附速率，而的净吸附速率，而A A的吸附速率是与的吸附速率是与A A的分压

5、的分压及裸露的活性点数成正比例的，脱附速率则与及裸露的活性点数成正比例的，脱附速率则与A A的覆盖率成正的覆盖率成正比，故净吸附速率为比，故净吸附速率为AVAdakpkrrr21BVBBKprBASRKRVRRKpSVSSKp1SRBAV由于其余各步都达到了平衡状态，故有由于其余各步都达到了平衡状态，故有另外，另外， 由此五个方程式即可解出五个由此五个方程式即可解出五个。 VBBBpKVRRRpKVSSSpKVBSRrBSRBrSRApppKKKKK11VSSRRBBBSRrBSRpKpKpKpppKKKK譬如：譬如： SSRRBBBSRRSVpKpKpKpppK11rBSRRSKKKKKSSRRBBBSRRSBSRApKpKpKpppKKppppkr11SRBAKKkKKkK21于是于是 式中式中 式中式中 RA AARA RRkk21,VRRpkkr21AVAAKpArRKAABApKKppkr11ArKKkk 21kKKkKArArAAKKKK（3 3）脱附控制）脱附控制反应为例，其机理为反应为例，其机理为 于是于是 故有故有 与与 式中式中 ，n例：在某催化剂的表面发生如下可逆反应：例：在某催化剂的表面发生如下可逆反应： 若若A在