氣固相催化反應過程

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

外表面擴散(外擴散過程);②反應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反應物在催化劑的表面上被吸附(吸附過程);④吸附的反應物發(fā)生化學反應轉(zhuǎn)化成反應生成物(表面反應過程);⑤反應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都與表面化學有關(guān)，統(tǒng)稱為表面化學反應過程，主要受化學反應和催化劑性質(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，按控應過程分為三種制階段的不化劑粒子示意①化學動力學控制在圖4-27氣固相催化反應示意得很快化學反應速率最慢此情況下，內(nèi)、外擴散進行學反應速率總反應速率主要取決于化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反應很快，反應物一到催化劑外表面即被反應掉，這時總反應速率決定于反應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)化學動力學控制b)內(nèi)擴散(c)外擴散控制CAR-CAECACACA空C圖4-28不同控制過程反應物的濃度分布，弄清反應過程的控制步驟，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)