氣固相催化反應(yīng)過程

如圖4-27所示，氣固相催化反應(yīng)的過程包括以下幾個階段:①反應(yīng)物從氣流主體向催化劑

外表面擴散(外擴散過程);②反應(yīng)物由催化劑外表面沿微孔方向向催化劑內(nèi)部擴散(內(nèi)擴散過程);③反應(yīng)物在催化劑的表面上被吸附(吸附過程);④吸附的反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成反應(yīng)生成物(表面反應(yīng)過程);⑤反應(yīng)生成物從催化劑表面上脫附下來(脫附過程);脫附的生成物從微孔向外擴散到催化劑的外表面處(內(nèi)擴散過程);生成物從催化劑表面擴散到主氣流中被帶走(外擴散過程上述七個階段可以歸納成三個過程:①、⑦為外擴主散過程，主要受氣流狀況的影響;②、⑥為內(nèi)擴散過流程，主要受徴孔結(jié)構(gòu)的影響;③、④、⑤都與表面化學(xué)有關(guān)，統(tǒng)稱為表面化學(xué)反應(yīng)過程，主要受化學(xué)反應(yīng)和催化劑性質(zhì)、溫度、氣體壓強等因素的影響。微孔決定顯然，催化反應(yīng)的速率由這七個階段中最慢的一步固相這一階段成為同，可將催化反速率控制階段，按控應(yīng)過程分為三種制階段的不化劑粒子示意①化學(xué)動力學(xué)控制在圖4-27氣固相催化反應(yīng)示意得很快化學(xué)反應(yīng)速率最慢此情況下，內(nèi)、外擴散進行學(xué)反應(yīng)速率總反應(yīng)速率主要取決于化②內(nèi)擴散控制由于受催化劑顆粒中微孔大小和形狀的影響，內(nèi)擴散速度最慢，因而總反速率取決于內(nèi)擴散速度③外擴散控制吸附和表面化學(xué)反應(yīng)很快，反應(yīng)物一到催化劑外表面即被反應(yīng)掉，這時總反應(yīng)速率決定于反應(yīng)物擴散到催化劑外表面的速度在上述三種控制過程中反應(yīng)物A的濃度分布特點如圖4-28所示。氣流邊催化劑主體層沖界催化劑邊界催化劑Cx(a)化學(xué)動力學(xué)控制b)內(nèi)擴散(c)外擴散控制CAR-CAECACACA空C圖4-28不同控制過程反應(yīng)物的濃度分布，弄清反應(yīng)過程的控制步驟，對選擇催化劑的宏觀結(jié)構(gòu)(顆粒度、比表面積、孔徑分布等)及反應(yīng)條件有很大幫助。對外擴散和內(nèi)擴散控制過程，只能從傳質(zhì)