化学反应动力学-第五章-气相反应动力学
- 格式:ppt
- 大小:601.50 KB
- 文档页数:47
第五章 气-固相催化反应动力学本章核心内容:介绍了气-固相催化反应的特点、固体催化剂的特征参数和均匀及不均匀吸附等温方程的要点,在此基础上,阐述了不同控制步骤的气-固相催化反应本征动力学方程。
本章的重点在于讨论有关固体催化剂的反应-传质-传热耦合的宏观过程、宏观动力学方程的建立及求解方法。
前已述及,化学反应可分为均相反应和非均相反应两大类。
均相反应动力学因无相间传质传热阻力属于本征动力学范畴,而气固两相催化反应存在相间传递阻力,使可测的主体气流温度和浓度与实际反应值不同,为了描述真实的反应速率,进行有效的气固催化反应器设计,从第五章开始,将学习和讨论气固非均相反应动力学及其反应器设计内容。
本章从它的机理方程入手,详细讨论气固相催化反应宏观动力学规律。
5-1 气-固相催化反应 5-1-1 气-固相催化反应概述所谓气固相催化反应是指在反应条件下,在固体催化剂表面上进行的、反应物和产物均呈气态的一类化学反应。
例如,氮气和氢气在固体铁催化剂表面上进行的合成反应,二氧化硫在固体钒催化剂表面上转化为三氧化硫的反应,合成气在铜基催化剂表面上进行合成甲醇的反应等等,都属于气固相催化反应。
这一类型的催化反应在化工生产中所占的份额相当大,因此气固相催化反应动力学研究及其反应器设计等相关内容成为化学反应工程学的核心内容之一。
气固相催化反应的最大特点莫过于固体催化剂表面这个反应平台,它不仅可以改变反应路径、降低反应活化能,加快反应速率。
因此,在定义气固相催化反应速率时,离不开固体催化剂表面积S 这个参变量的引入,即dtdn S r ii 1±= (5-1) 固体催化剂表面积是固体催化剂的重要性能参数之一,对于特定的催化剂而言,单位质量催化剂所具有的表面积几乎是一个常量,两者之间具有高度的对应关系,所以在定义气固相催化反应速率时,也常常用固体催化剂质量W 替代式(5-1)中的S。
气-固相催化反应动力学研究的目的就是要建立气固相催化反应动力学方程,为气固相催化反应器的开发设计、选型、优化操作与控制提供理论依据。