气固相催化反应的动力学步骤
以气固相催化反应的动力学步骤为标题，本文将从理论和实践两方面介绍气固相催化反应的动力学步骤。
一、理论部分
1.催化剂的吸附
在气固相催化反应中，催化剂的吸附是反应的第一步。催化剂表面存在各种吸附位，其中最常见的是吸附位和活性位。吸附位是催化剂表面的一个缺陷，其表面结构与晶体结构不同，因此吸附能力较强。活性位则是吸附位上的一些具有活性的物种，如氢原子、羟基、氧原子等。催化剂表面的吸附位和活性位对反应物的吸附和反应至关重要。
2.反应物的吸附
反应物吸附在催化剂表面的吸附位和活性位上，通过化学键形成催化剂-反应物复合物，这是反应的第二步。
3.反应
反应物在复合物的作用下发生反应，形成产物。反应速率取决于反应物的浓度、催化剂的活性、反应温度等因素。
4.产物的脱附
产物脱附是反应的最后一步，当产物与催化剂之间的键断裂时，产物会从催化剂表面脱离。
二、实践部分
以催化裂化反应为例，介绍气固相催化反应的动力学步骤。
1.催化剂的选择
在催化裂化反应中，催化剂的选择非常重要。催化剂应具有较高的活性和选择性，同时还应具有较高的稳定性和寿命。
2.反应条件的控制
催化裂化反应需要适宜的反应温度、反应压力、反应时间等条件。反应温度一般在450-550℃之间，反应压力一般为1-2MPa。
3.反应物的选择
催化裂化反应的反应物为长链烷烃，反应物的选择对反应的效果有很大影响。一般来说，碳数较多的长链烷烃反应活性较低，而碳数较少的烷烃反应活性较高。
4.反应机理的研究
通过对反应物和产物的分析，可以确定反应的机理和动力学参数，如反应速率常数、反应级数等。这对于优化反应条件、提高反应效率具有重要意义。
气固相催化反应的动力学步骤包括催化剂的吸附、反应物的吸附、反应和产物的脱附。在实践中，催化剂的选择、反应条件的控制、反应物的选择和反应机理的研究是保证反应效率和催化剂寿命的关键。
气固相反应器（固定床与流化床）
一、是非题
1、化工生产上，为了控制200~300℃的反应温度，常用熔盐作热载体。
2、化工生产上，为了控制300~500℃的反应温度，常用导生油作热载体。
3、单位体积的催化剂所具有的表面积称为形状系数。
4、固定床的压力降由流道阻力和分布阻力所组成。
5、由于催化反应的吸附、脱附以及表面反应都是与催化剂表面直接有关，故吸附控制、表
面反应控制和脱附控制称为动力学控制。 6、固定床的设计方法有经验法和实验法。
7、化工生产上常用多孔表面的物质作为助催化剂。
8、流化床中常见的流化现象是沟流和散式流化。
9、流化床中常用气体分布板是直孔型分布板。
10、挡板、挡网和换热器都属于流化床的内构件。
二、填空题
1、固定床反应器主要分为 式和 式两大类。
2、气固相固定床反应器中造成气流分布不均匀的原因主要是 和 。 3、流体通过固定床的压力降主要是由于 阻力和 阻力引起，当流体流动状态为湍流时，以 阻力为主。
4、气固相催化反应的全过程包括 、 、 、 、 、 、 。
5、催化剂有效系数η是指________，当η=1时，反应过程属于 控制，当η<1
时，属于 控制。
6、流化床内装有设内部构件的作用是 。
7、流化床中气体分布板有 作用、 作用、 作用。
8、理论上，操作流化速度的取值范围是 ；
工业上，引进流化数k表示操作气速，流化数是指 。
9、当气体由下而上流过催化剂床层时，由于 的不同，床层经历
了 、 、 三个阶段。
10、固定床反应器中，催化剂的表观密度是1000kg/m3,床层的堆积密度是300 kg/m3,则床层的空隙率为 。。 三、选择题
1、气流通过床层时，其流速虽然超过临界流化速度，但床内只形成一条狭窄通道，而大部
分床层仍处于固定床状态，这种现象称为
A． 沟流 B.大气泡
C. 节涌 D.腾涌 2、反应物流经床层时，单位质量催化剂在单位时间内所获得目的产物量称为
1第六章还原反应
2前言
1. 还原反应
z狭义：使反应物分子的氢原子数增加或氧原
子数减小的反应。
z广义：使反应物分子得到电子或使参加反应
的碳原子上的电子云密度增高的反应。32. 还原方法
z化学还原:除氢以外的化学物质作还原剂的方法
z催化加氢：用氢在催化剂作用下进行还原的方法
均相催化氢化：催化剂溶于反应介质
非均相催化氢化液相催化氢化
气固相催化氢化
z电解还原：在电解槽阴极室进行还原的方法
4z还原反应的分类：
¾碳－碳不饱和键的还原
¾碳－氧键的还原：如醛羰基还原成醇羟基或甲
基；酮羰基还原为醇羟基或次甲基；羧基还原
成醇羟基；羧酰氯还原成醛基或羟基等。
¾含氮基的还原：硝基和亚硝基还原为羟氨基和
氨基等；硝基还原成氧化偶氮基、偶氮基或加
氢偶氮基等。56.1 化学还原
有机还原剂：乙醇、甲醛、甲酸、烷氧基铝等。金属：NaHS、Na
2S、Na
2S
x、Na
2SO
3、NaHSO
3、
Na
2S
2O
4、SnCl
2、FeCl
2、TiCl
3
非金属：SO
2、NH
2OH和H
2NNH
2等活泼金属及其合金：Fe、Zn、Na、Zn-Hg、Na-Hg
低价元素化合物
金属复氢化合物：NaBH
4、KBH
4、LiBH
4、LiAlH
4等无
机
还
原
剂
66.1.1 铁粉还原
z以金属铁为还原剂，反应在电解质溶液中进行
z选择性还原剂（硝基或其它含氮的基团）
z工艺成熟、简单，适用范围广
z副反应少
z对设备要求低
z产生大量的含胺铁泥和废水
47z芳环上的硝基还原成氨基：在有效搅拌下，向含
有电解质的水溶液中分批交替地加入硝基化合物
和铁屑，维持在沸腾温度下进行反应
ArNO
24+ 9ArNH
2Fe+ 4H
2O4+ 3 Fe
3O
4
－NO
2→－NO →－NH
2－OH →－NH
2
Fe →Fe(OH)
2→Fe(OH)
3→Fe
3O
4
绿色棕色黑色
铁红颜料黑色磁粉Fe屑还原可以实现分步还原：
8ArNO
2 + 2H + 2e ArNO + +
ArNO + 2H + 2e ArNHOH
ArNHOH +2H + 2e ArNH
实验六 乙醇气固相脱水制乙烯动力学实验
一、实验目的
1、熟悉内循环式无梯度反应器的特点以及其它有关设备的使用方法。
2、通过乙醇气固相催化脱水实验，巩固所学的有关动力学方面的知识。
3、掌握内循环式无梯度（全混流）反应器的设计方程。
4、掌握利用内循环式无梯度反应器获得反应动力学数据的方法和手段，巩
固动力学数据的处理方法，并可根据动力学方程求出相应的参数值。
二、实验原理
本实验采用磁驱动内循环无梯度反应器，催化剂颗粒置于不锈钢筐内，不
锈钢筐置于反应器内腔，反应器整体置于恒温电炉中。由于搅拌轮的推动作用,
使气流强制循环，可使反应器内的反应混合物达到理想混合,即无浓度梯度和温
度梯度，物料的流动方式近于全混流。根据全混流反应器的设计方程可知，反应
物的反应速率满足式（1）。
0mol-'=,()ghAAAFXrW （1）
其中，FA0——进料的摩尔流率，mol/h；
XA——反应物A的转化率；
W——催化剂质量，g；
-rA`——反应物A的消耗速率，mol/(g·h)。
由此可计算出反应物的反应速率。通过调整进料速率，可以得到不同的反
应物转化率（或反应器出口浓度），从而可得出反应速率常数k与反应级数n。
本实验的对象为乙醇脱水反应，该反应为平行反应，乙醇进行分子内脱水
成乙烯，同时可能分子间脱水生成乙醚，参见式（2）和式（3）。
25252522CHOHCHOCH+HO→ (2)
25242CHOHCH+HO→ (3)
一般而言，较高的温度有利于生成乙烯，而较低的温度则有利于生成乙醚。
在给定温度压力条件下，在所述内循环无梯度反应器内，以60~80目分子
筛为催化剂，在一定的乙醇进料速率下，进行乙醇脱水气固相反应。利用六通阀对产物进行采样分析，得到各组分的色谱分析面积百分比。利用表1所提供的校
正因子按式(4)计算得出各组分的质量分数或摩尔分数。
𝑋𝑖=𝐶𝑖𝑓𝑖∑𝐶𝑖𝑓𝑖 (4)
表1 各组分的校正因子
