第六章气固催化反应宏观动力学.doc
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第六章 气—固催化反应宏观动力学
宏观反应速率—以颗粒催化剂体积为基准的平均反应速率
6.1—1
—A组分的宏观消耗速率；
—A组分的本征消耗速率；
—催化剂颗粒体积。
宏观动力学—表述宏观反应速率与其影响因素之间关系
在本征反应动力学基础上讨论：
流体在固体催化剂中的扩散规律；
催化剂内浓度、温度分布规律；
宏观反应速率的关联式。
6.1催化剂颗粒内气体的扩散
a、分子扩散或容积扩散—扩散阻力主要是分子间的碰撞（对大孔）；
b、努森(kondson)扩散—当微孔的孔径小于分子的平均自由程（约0.1）时，分子与孔壁的碰撞机会会超过分子间的相互碰撞，扩散阻力主要是分子与孔壁的碰撞；
C、构型扩散—（），d0与分子大小是一个数量级，分子的扩散系数与分子的构型有关。
扩散系数：
6.1—2
与有关
6.1.1分子扩散
当，属于分子扩散。
二元组分的分子扩散系数
6.1—3
P—总压，atm;
T—温度，K;
MA,MB—分子量；
VA,VB—分子扩散体积m3/mol。
混合物中组分的扩散系数
6.1—4
—i组分的摩尔分率；
—A组分对i组分的二元扩散系数；
—A组分对混合组分的扩散系数。
6.1.2努森（Knudson）扩散
当，扩散的主要阻力来自分子与孔壁的碰撞。
6.1—5
—温度；
—孔径；
—分子量；
—努森扩散系数。
用当量直径计算：
6.1—6
—空隙率；
—比表面积；
—颗粒密度；
—质量计比表面积。
6.1.3综合扩散（）
6.1—7
—扩散通量系数，；
—扩散通量，
当定态、双组分扩散时，
6.1—8
6.1.4以颗粒为基准的有效扩散
6.1—9
—扩散长度
—催化剂某一长度尺寸
—曲折因子和迷宫因子，。
催化剂外表面孔截面积：
（）
—催化剂孔截面积；
—催化剂外表面积；
—催化剂孔面积分率；
—空隙率。
6.1—10
令则传质量以外表面积计算就可表示为：
6.1—11
6.2气固相催化等温反应的宏观动力学方程：
C
Cg CS
R r dr
Cg
CS
R r 0
球形催化剂的基础方程
r处的浓度＝
r+dr处的浓度＝
对A衡算：
入－出＝反应＋积累 （a）
对连续稳定过程，积累＝0
入：
出：
反应：
代入（a）式得：
令则
6.2—1
边界条件：
球形催化剂等温一级反应的宏观动力学方程
设本征动力学方程为一级不可逆反应
6.2—2
代入（6.2—1）并令（称为西勒（Thiele）模数 ）得：
即
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