反应工程总结6

1、气-固催化反应A(g)B(g)包括七个步骤： ①反应物A由气相主体扩散到颗粒外表面；

②A由外表面向孔内扩散，到达吸附反应活动中心； ③进行A的吸附；

④A在表面上反应生成B； ⑤产物B自表面脱附；

⑥B由内表面扩散到外表面；

⑦B由颗粒外表面扩散到气相主体。 2、外扩散有效因子ηx：

外扩散有影响时颗粒外表面处的反应速率 x外扩散无影响时颗粒外表面处的反应速率

显然，CAS总是小于CAG，因此，只要反应级数为正，则ηx≤1；反应级数为负时，ηx≥1。

3、Da称丹克莱尔数，是化学反应速率与外扩散速率之比，Da越大，外扩散阻力越大。当kw一定时，此值越小，即外扩散影响越小。除反应级数为负外，外扩散有效因子总是随丹克莱尔数的增加而降低；且α越大，ηx随Da增加而下降得越明显；无论α为何值：Da趋于零时，ηx总是趋于1。 4、孔扩散分为以下两种形式：

当λ／2ra≤102时，孔内扩散属正常分子扩散，这时的孔内扩散与通常的气体扩散完全相同。扩散速率主要受分子间相互碰撞的影响，与孔半径尺寸无关。 当λ／2ra≥10时，孔内扩散为努森扩散，这时主要是气体分子与孔壁的碰撞、故分子在孔内的努森扩散系数DK只与孔半径ra有关，与系统中共存的其他气体无关。

5、梯尔模数表示表面反应速率与内扩散速率的相对大小 6、当φ<0.4 时， η≈1，

当φ＞3.0 时，η＝1/φ (5.4-23) η是φ的函数，总是随φ值的增大而单调地下降，提高η办法有： ①减小催化剂颗粒的尺寸，φ值减小，η值可增大。

②增大催化剂的孔容和孔半径，可提高有效扩散系数De的值，使φ值减小，η值增大。

7、Bim＝kGL／De，称为传质的拜俄特数，它表示内外扩散阻力的相对大小。 当Bim→ ∞ 时，外扩散阻力可不计，η0＝tanh(φ)/φ＝η 当Bim→ 0 时，内扩散阻力可忽略， tanh(φ)/φ＝1，

η0＝1/(1+Da)＝ηx 8、内扩散的判定：减小催化剂粒度，测反应速率。当粒度减小到某一尺寸RC后，再减小粒度而反应速率不再变化时，可以认为没有内扩散影响。 内外扩散都有影响时的有效因子 ：

若反应过程中内、外扩散都有影响、则定义总有效因子η0为： 内外扩散都有影响时的反应速率0

无扩散影响时的反应速率

一、外扩散影响的判定

1.改变通过床层的流体质量速度G

在保证其他条件(如温度、反应物浓度、空时)相同的前提下，改变流体质量速度G。具体方法是： ①选用一管式反应器，装入催化剂的体积为V1，输入原料流量Q1，可计算得流体质量速度为G1，空速为Q1／V1。在所选定的条件下进行实验，测得出口转化率为X1。

② 在同一反应器中依次改变催化剂的装量为V2，V3……，输入原料流量为Q2，Q3(保持各次实验的空速相等)，……，计算得流体质量速度分别为G2，G3……。测出口转化率X2，X3……。

③当流体质量速度超过某一数值G0时，G增加而出口转化率不再改变时，说明外扩散影响已经消除。 二、内扩散影响的判定

具体方法：减小催化剂粒度，测反应速率。当粒度减小到某一尺寸RC后，再减小粒度而反应速率不再变化时，可以认为没有内扩散影响。这时测得的反应速率，若外扩散阻力也已证明是没有影响的话，则可视之为本征反应速率，用这个本征反应速率可以计算大颗粒催化剂的有效因子。

需要指出，内扩散不发生影响的粒度，与温度有关，也与浓度有关(一级反应例外)。反应温度越高，消除内扩散影响所要求的粒度越小。