化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)課件

1、化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣-固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)2022/7/24化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)第一節(jié) 化學(xué)計(jì)量學(xué)第二節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率的表示方式第三節(jié) 動(dòng)力學(xué)方程第四節(jié) 氣固相催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)方程第五節(jié) 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響第六節(jié) 固體催化劑的失活 本章內(nèi)容化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)第一節(jié)化學(xué)計(jì)量學(xué)化學(xué)計(jì)量學(xué)以化學(xué)反應(yīng)式形式表達(dá)的質(zhì)量守恒定律，用于計(jì)算某一時(shí)刻的化學(xué)組成和各組分的數(shù)量變化。 (not chemometrics) 對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程各參數(shù)進(jìn)行計(jì)量化學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)(Chemometrics) 是一門(mén)化學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)交叉所產(chǎn)生的新興的化

2、學(xué)學(xué)科分支。它運(yùn)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及其他相關(guān)學(xué)科的理論與方法，優(yōu)化化學(xué)量測(cè)過(guò)程，并從化學(xué)量測(cè)數(shù)據(jù)中最大限度地提取有用的化學(xué)信息。 (stoichiometry)化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)計(jì)算化學(xué)(Computational Chemistry)不同之點(diǎn)在于化學(xué)計(jì)量學(xué)是以化學(xué)量測(cè)量為其基點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上是化學(xué)量測(cè)的基礎(chǔ)理論與方法學(xué)?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)為化學(xué)量測(cè)提供理論和方法，為各類(lèi)波譜及化學(xué)量測(cè)數(shù)據(jù)的解析，為化學(xué)化工過(guò)程的機(jī)理研究和優(yōu)化提供新途徑，它涵蓋了化學(xué)量測(cè)的全過(guò)程，包括采樣理論與方法、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與化學(xué)化工過(guò)程優(yōu)化控制、化學(xué)信號(hào)處理、分析信號(hào)的校正與分辨、化學(xué)模式識(shí)別、化學(xué)

3、過(guò)程和化學(xué)量測(cè)過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬、化學(xué)定量構(gòu)效關(guān)系、化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)、人工智能與化學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)等，是一門(mén)內(nèi)涵相當(dāng)豐富的化學(xué)學(xué)科分支。第一節(jié)化學(xué)計(jì)量學(xué)化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)11化學(xué)計(jì)量式(stoichiometric equation)表達(dá)反應(yīng)組分間的數(shù)量關(guān)系，(聯(lián)系chemical equation，拉瓦錫首創(chuàng))如果有m個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，則第j個(gè)反應(yīng)和總反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量式可分別表達(dá)為反應(yīng)物取負(fù)值，生成物取正值N23H22NH3=0SO20.5O21.5SO30化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)1-2 反應(yīng)程度、轉(zhuǎn)化率及化學(xué)膨脹因子extent of reaction,

4、 conversion, factor of expansion 一、反應(yīng)程度二、轉(zhuǎn)化率化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)1-2 反應(yīng)程度、轉(zhuǎn)化率及化學(xué)膨脹因子extent of reaction, conversion, factor of expansion 三、化學(xué)膨脹因子每轉(zhuǎn)化掉1mol的反應(yīng)物A時(shí)，反應(yīng)混合物物質(zhì)的量的變化，用符號(hào) 表示。對(duì)于反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)三、化學(xué)膨脹因子在恒溫恒壓下進(jìn)行Expansion ratio膨脹率化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)13多重反應(yīng)系統(tǒng)中獨(dú)立反應(yīng)數(shù)的確定Simple and com

5、plex reaction system單一反應(yīng)(single react.) 簡(jiǎn)單反應(yīng)體系一個(gè)參數(shù)即可決定組成多重反應(yīng)(multiple react.) 復(fù)雜反應(yīng)體系需要多個(gè)參數(shù)所需的參數(shù)個(gè)數(shù) = 獨(dú)立反應(yīng)數(shù)。獨(dú)立反應(yīng)是不能由其他反應(yīng)線(xiàn)性組合而得到的反應(yīng)。例：CH4 + H2O CO + 3H2CH4 + 2H2O CO2 + 4H2CO + H2O CO2 + H2化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)13多重反應(yīng)系統(tǒng)中獨(dú)立反應(yīng)數(shù)的確定求反應(yīng)體系中獨(dú)立反應(yīng)的一般方法有: 觀(guān)察法。適用于反應(yīng)數(shù)較少的體系 計(jì)量系數(shù)矩陣法 原子矩陣法 例：CH4 + H2O CO + 3H2CH4 +

6、 2H2O CO2 + 4H2CO + H2O CO2 + H2可以看出，（1）（3）（2）化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué) 計(jì)量系數(shù)矩陣法秩k=2, 有兩個(gè)獨(dú)立反應(yīng)：-CH4 -H2O + CO + 3H2 =0-H2O CO + CO 2 + H2 =0寫(xiě)成矩陣化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué) 原子矩陣法體系含有CO, H2O, H2, CH4, CO2, N2等6個(gè)組分, 其原子矩陣為行初等變換后：于是獲得：CH4 = 4H2 + CO2 - 2H2OCO = H2 + CO 2 - H2O 選擇關(guān)鍵組分：所選擇的CH4和CO排在矩陣的最后兩列。 非關(guān)鍵組

7、分應(yīng)包括所有元素。化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)多重反應(yīng)是指有多個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行的體系 同時(shí)反應(yīng)：Simultaneous reactions連串反應(yīng)：Consecutive reactions平行反應(yīng)：Parallel reactions復(fù)合反應(yīng)（平行連串反應(yīng)）Combination reactions14多重反應(yīng)的收率及選擇性 Yield Selectivity化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)多重反應(yīng)舉例氧與氨苯氧化制順酐CO加氫乙烯氧化化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)氨的氧化化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)苯氧化制順酐化學(xué)反

8、應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)CO加氫、乙烯氧化化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)選擇性和收率的定義AYSX關(guān)鍵組分key componentLMA化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)選擇性和收率的定義對(duì)于單一反應(yīng)，收率等于轉(zhuǎn)化率，而選擇性等于1轉(zhuǎn)化率是針對(duì)反應(yīng)物的，而收率選擇性則是針對(duì)目的產(chǎn)物的。化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)例題乙烯氧化生成環(huán)氧乙烷，進(jìn)料：乙烯15mol，氧氣7mol,出料中乙烯為13 mol,氧氣為4.76mol,試計(jì)算乙烯的轉(zhuǎn)化率，環(huán)氧乙烷的收率及選擇率。解：C2H40.5O2C2H4O C2H43O22CO22H

9、2OxA=(15mol13mol)/15mol=0.133第一個(gè)反應(yīng)所消耗的乙烯轉(zhuǎn)化的乙烯S第二個(gè)反應(yīng)所消耗的乙烯轉(zhuǎn)化的乙烯（1S）化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)故有：2mol S 0.5+2mol (1S) 3=7mol4.76molS=0.752 Y=第一個(gè)反應(yīng)所消耗的乙烯加入的乙烯總量（15mol）故Y2 0.75215=0.100或Y xA S=0.100例題化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方式?縱向比較，橫向比較Definition of reaction rate單位反應(yīng)體積內(nèi)（單位反應(yīng)區(qū)域內(nèi)）的速率。速率（度）：快慢的程度

10、化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)1-6 間歇系統(tǒng)及連續(xù)系統(tǒng)注意：上式右端的負(fù)號(hào)是針對(duì)反應(yīng)物；對(duì)于生成物，則不加此負(fù)號(hào)。當(dāng)反應(yīng)是在相界面上（如固體催化劑表面上）進(jìn)行時(shí)：于是作為反應(yīng)物和生成物的速率式瞬時(shí)速率表達(dá)式平均速率表達(dá)式化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)1-6 間歇系統(tǒng)及連續(xù)系統(tǒng)一、間歇系統(tǒng)（batch systems） 通?？勺鞯热萏幚恚?上式表達(dá)反應(yīng)速率的前提：等容過(guò)程。對(duì)于變?nèi)葸^(guò)程，上式就不能表達(dá)反應(yīng)速率。如下式：Relative rates of reaction化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)16間歇系統(tǒng)及連續(xù)系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣

11、固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方式二、連續(xù)系統(tǒng)(flow systems) NI NI+dNIdVRNi作為生成物則Ni作為反應(yīng)物則摩爾流量Vs 摩爾數(shù)化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)接觸時(shí)間（空時(shí)）和空速空時(shí) Space Time (residence time )空速 Space Velocity (SV) 接觸時(shí)間和空間速度處理一個(gè)VR體積的物料所需要的時(shí)間空時(shí)的倒數(shù)。即單位反應(yīng)體積所能處理的物料量,空速能表達(dá)反應(yīng)器生產(chǎn)強(qiáng)度的大小Lvo=uAu化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方式用轉(zhuǎn)化率作變量表示速率化學(xué)反應(yīng)工

12、程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)第三節(jié)動(dòng)力學(xué)方程18動(dòng)力學(xué)方程的表示方式特定反應(yīng)體系通?？梢詫囟扰c濃度施行變量分離：基元反應(yīng)，可以根據(jù)質(zhì)量作用定律得出某些非基元反應(yīng)，也可以通過(guò)其反應(yīng)機(jī)理而分析推理得出。一般情況下的非基元反應(yīng)，可由實(shí)驗(yàn)確定。化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)常見(jiàn)的動(dòng)力學(xué)方程有冪函數(shù)型及雙曲型上式中的各個(gè)冪次不是獨(dú)立的。因?yàn)楫?dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)速度為零，即：第三節(jié)動(dòng)力學(xué)方程化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)19反應(yīng)速率常數(shù)及溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)影響的異常現(xiàn)象溫度對(duì)反應(yīng)速率（總包速率）的影響縱坐標(biāo)：反應(yīng)速率橫坐標(biāo)：溫度(1)(2)(3)(4)(5

13、)(6)化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)1/T lnk 19反應(yīng)速率常數(shù)及溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)影響的異?，F(xiàn)象Arrhenius公式頻率因子和指數(shù)因子，活化能(activation energy)分子能量的最可幾分布Boltzmann Distribution大于某個(gè)能級(jí)的粒子所占的百分?jǐn)?shù)：化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)最可幾分布左家和右家各持幾張紅心？32：67.8%41：28.3%50： 3.9%化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)與活化能及溫度的關(guān)系速率常數(shù)活化能溫度化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)19反應(yīng)速率常數(shù)及溫度對(duì)

14、反應(yīng)速率常數(shù)影響的異?，F(xiàn)象lnk1/Tlnk1/T化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)第四節(jié)氣固相催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)方程112固體催化劑113吸附等溫方程114均勻表面吸附動(dòng)力學(xué)方程115不均勻表面吸附動(dòng)力學(xué)方程Solid catalyzed reactions Kinetics, rate equation化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)112固體催化劑Activation energy without catalystActivation energy with catalyst化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)催化劑是能夠加快化學(xué)反應(yīng)速率，但本身

15、能復(fù)原的物質(zhì)。中間產(chǎn)物，改變反應(yīng)途徑，降低活化能。不能改變化學(xué)平衡，同時(shí)加速正、逆反應(yīng)具有選擇性。均相催化和多相催化?；钚晕唬╝ctive site）理論112固體催化劑化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)活性位理論（1）反應(yīng)物被分布在催化劑表面上的活性吸附位，并成為活性吸附態(tài)。（2）活性吸附態(tài)在催化劑的活性位（活性表面）上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。（3）吸附態(tài)產(chǎn)物從催化劑活性表面上脫附?；瘜W(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)氣固相催化反應(yīng)的七步驟(AP)(1)氣膜擴(kuò)散(2)氣氣傳遞(3)氣固反應(yīng)(4)固氣傳遞(5)氣氣傳遞(6)固膜傳遞(7)膜氣傳遞化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)

16、本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)一、固體催化劑的主要組成及基本制備方法活性組分、助催化劑、載體負(fù)載催化劑依負(fù)載的催化劑前體化學(xué)成分而言可分為金屬催化劑，氧化物催化劑和固體酸催化劑。金屬催化劑是指被負(fù)載的催化劑前體是金屬，如Pt/Al2O3, Pd/C。氧化物催化劑，如Fe2O3/Al2O3, NiO/Al2O3；固體酸催化劑，例如SO42-/ZrO2，常用載體有：氧化鋁、二氧化硅、碳化硅、活性炭、硅膠、硅藻土、沸石分子篩等。常用制備方法：浸漬法，沉淀法，共混合法，熔融法。化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)催化劑常用制備方法(1) 混合法將催化劑的各個(gè)組份作成漿狀，經(jīng)過(guò)充分的混合(如在混煉機(jī)中)后

17、成型干燥而得。 (2) 浸漬法將高比表面的載體在催化劑的水溶液中浸漬，使有效組成吸附在載體上。如一次浸漬達(dá)不到規(guī)定的吸附量，可在干燥后再浸。此外，要將幾種組份按一定比例浸漬到載體上去也常采用多次浸漬的辦法。(3) 沉淀法或共沉淀法在充分?jǐn)嚢璧臈l件下，向催化劑的鹽類(lèi)溶液中加入沉淀劑(有時(shí)還加入載體)，即生成催化劑的沉淀。再經(jīng)過(guò)濾及水洗除去有害離子，然后煅燒成所需的催化劑組成。化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)(4)溶蝕法骨架鎳即是先將Ni與A1按比例混合熔煉，制成合金，粉碎以后再用苛性鈉溶液溶去合金申的朋而形成骨架鎳的。(5)熱熔融法將主催化劑及助催化超組份放在電爐內(nèi)熔融后，再把它

18、冷卻和粉碎到 需要的尺寸，如合成氨用的熔鐵催化劑就是例。催化劑常用制備方法化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)固體催化劑（solid catalyst）化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)固體催化劑（solid catalyst）化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)二、固體催化劑的孔結(jié)構(gòu)（1）內(nèi)表面積Sg內(nèi)表面積越大，活性位越多，反應(yīng)面越大。常用測(cè)定方法有：氣體吸附法和BET法。（2）孔容Vg和孔隙率氦汞置換法真密度假密度堆密度（床層密度）空隙率化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)公式：二、固體催化劑的孔結(jié)構(gòu)化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及

19、宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)113吸附等溫方程（Intrinsic kinetics）一、化學(xué)吸附 物理吸附（Physical adsorption）Van der Waals- forcesnon-specificlow heat of adsorptionmono-molecular/ multi-layer coverage化學(xué)吸附（ Chemisorption ）chemical interaction specific for both adsorbent & adsorbatelarge heat of adsorption(100 kJ/mol)occurs at higher temperatu

20、res mono-molecular-layer coverage化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)化學(xué)吸附速率方程的建立 Adsorption （1）單位表面上的氣體分子碰撞數(shù)（2）吸附活化能 Ea（3）表面覆蓋度The fraction of the surface covered by adsorbed species A.=化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué) Desorption（1）表面覆蓋度（2）脫附活化能化學(xué)吸附速率方程的建立凈的吸附速率的表達(dá)式化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)二、理想吸附層等溫方程理想吸附層的模型Langmuir Ad

21、sorption Isotherm（1）表面均勻（2）吸附分子間無(wú)相互作用（3）動(dòng)態(tài)平衡Langmuir單組分吸附化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)二、理想吸附層等溫方程化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)二、理想吸附層等溫方程當(dāng)吸附達(dá)到衡時(shí)pA化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)A、B、L、M都達(dá)到吸附平衡多組分吸附Adsorption of Competing Species化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)多組分吸附及發(fā)生解離時(shí)情況化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)被吸附分子解離成兩個(gè)原子，且各占一個(gè)活性位多組分吸附及發(fā)生

22、解離時(shí)情況化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)真實(shí)吸附層等溫方程不均勻表面模型實(shí)際催化劑表面的不均勻性造成：1）吸附活化能和脫附活化能隨表面覆蓋度的改變而改變2）不同表面覆蓋度時(shí)吸附能力不同關(guān)于Ea，Ed與表面覆蓋度的關(guān)系，有不同的假設(shè)。應(yīng)用最廣的是由焦姆金（，Temkin）提出的理論。化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)該理論假設(shè)：對(duì)于中等覆蓋度的不均勻表面，在吸附過(guò)程中，隨表面覆蓋度的增加，吸附活化能線(xiàn)性增加，脫附活化能線(xiàn)性下降，即：焦姆金（，Temkin）理論化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)真實(shí)吸附層等溫方程當(dāng)表面覆蓋度中等時(shí)， 的變化對(duì)ra的影響

23、要比小得多，同理， 的變化對(duì)rd的影響要比 小得多因此，可以近似認(rèn)為， 是常數(shù)?；瘜W(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)真實(shí)吸附層等溫方程化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)吸附達(dá)到平衡時(shí)，r=0，則：此式即為單組分不均勻表面吸附等溫方程，又稱(chēng)焦姆金吸附等溫方程。真實(shí)吸附層等溫方程化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)114均勻表面吸附動(dòng)力學(xué)方程Langmuir-Hinshelwood (LH) Kinetics吸附分子與吸附分子反應(yīng)LH機(jī)理吸附分子與未吸附分子反應(yīng)ER機(jī)理根據(jù)蘭辛(LH)機(jī)理，可將上述總反應(yīng)分解為如右的五個(gè)單元過(guò)程，包含有三個(gè)連串的反應(yīng)階段。（E

24、R）=化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)一般情況示意有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)，五個(gè)基元過(guò)程都失去平衡。通過(guò)這種不平衡，A、B不斷地轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)、MpBpMpLpA化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)一、過(guò)程為單組分反應(yīng)物的化學(xué)吸附控制圖示：A的吸附過(guò)程阻滯很大?？梢越普J(rèn)為：三個(gè)吸附脫附和一個(gè)表面反應(yīng)過(guò)程都已達(dá)到平衡。顯然有：速率控制步驟（ Rate-controlling step ）化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)二、過(guò)程為表面化學(xué)反應(yīng)控制圖示：表面反應(yīng)過(guò)程阻滯很大。四個(gè)吸附脫附過(guò)程都已達(dá)到平衡。pApBpLpM

25、化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)二、過(guò)程為表面化學(xué)反應(yīng)控制化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)三、過(guò)程為單組分產(chǎn)物的脫附控制圖示：產(chǎn)物L(fēng)的脫附過(guò)程阻滯很大。三個(gè)吸附脫附和一個(gè)表面反應(yīng)過(guò)程都已達(dá)到平衡pApBpLpM化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)第五節(jié)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響及最佳溫度116溫度對(duì)單反應(yīng)速率的影響及最佳溫度一、溫度對(duì)不同類(lèi)型單反應(yīng)速率的影響及最佳溫度1，不可逆反應(yīng)2，可逆吸熱反應(yīng)3，可逆放熱反應(yīng)二、可逆放熱反應(yīng)的最佳溫度曲線(xiàn)117溫度對(duì)多重反應(yīng)速率的影響化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)116溫度對(duì)單反應(yīng)速率的影響及最佳溫度一、溫度對(duì)不同類(lèi)型單反應(yīng)速率的影響及最佳溫度1，不可逆反應(yīng)：盡可能高的溫度下反應(yīng)，以提高反應(yīng)速率。受限：催化劑，高溫材料，供熱，副反應(yīng)等化學(xué)反應(yīng)工程第一章氣固相催化反應(yīng)本征及宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)一、溫度對(duì)不同類(lèi)型單反應(yīng)速率的影響及最佳溫度隨溫度的升高，k1升高， 升高， 也升高總的結(jié)果，隨溫度的升高，總的反應(yīng)速率提高。因此，對(duì)于可逆吸熱反應(yīng)，也應(yīng)盡可能在較高溫度下進(jìn)行，這樣既有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，又可提高反應(yīng)速率。同時(shí)，也