过程③内表面的利用率（与浓度分布有关）④浓度分布

1、 讨论过程中要注意的内容有：内孔表面积颗粒外表面积内扩散与表面反应是并联过程内表面的利用率（与浓度分布有关）浓度分布第四节 多孔催化剂中的扩散与反应chapter 多相系统中的化学反应与传递模型一、多孔催化剂内反应组分的浓度分布 对于一级不可逆反应，在如图6.3所示的无限长薄片催化剂上反应，催化剂的厚度为2L（无限长的假设是为了没有端效应，只是一维问题），通过物料衡算得到： 6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 图6.3多孔催化剂内反应组分的浓度分布 一、多孔催化剂内反应组分的浓度分布 6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 注意：对于扩散面积a，扩散表面为平面时，各处的扩散表面都是一样的；如果扩散表面

2、为球面，各处的扩散表面发生变化。此外，kP为以颗粒体积定义的速率常数。 边界条件： Z=L，CA=CASZ=0 一、多孔催化剂内反应组分的浓度分布 6-4 多孔催化剂中的扩散与反应进行无因次化，设则边界条件化成=1，=1；=0时， 则由此推导出式（6.52），图6.4给出了浓度的分布曲线。一、多孔催化剂内反应组分的浓度分布 6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 一、多孔催化剂内反应组分的浓度分布 6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 其中，作为参数的是西尔模数，当较大时， 随下降的幅度加大。其物理意义为： （6.52）一、多孔催化剂内反应组分的浓度分布 6-4 多孔催化剂中的扩散与反应二、内扩散有效因

3、子颗粒内浓度并不均匀，总反应速率是需要对整个颗粒平均代入式（6.52）得到6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 对于球形催化剂，半径为RP，反应扩散方程为（对一级不可逆反应） 得到的有效因子为 对于半径为RP的无限长圆柱，或两端面无孔的有限长圆柱，反应扩散反程为 二、内扩散有效因子6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 得到的有效因子为西尔模数可以用如下的普遍定义：二、内扩散有效因子6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 三 、内外扩散都有影响时的有效因子 前面分别介绍了外扩散效因子x和内扩散有效因子，若反应过程中内、外扩散都有影响、则定义总有效因子0为根据前边已讨论的内容，对一级不可逆反应可以写出（6-67

4、）6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 在反应过程达到定态时这三个等式是等效的，第一个式子表示反应速率与外扩散速率相等，第二个式子是以内扩散有效因子表示的反应速率，式中的CAS已暗含着外扩散的影响；第三式是以总有效因子表示的反应速率。由此可导出（6-69）（6-68）三 、内外扩散都有影响时的有效因子6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 式（6-69）与式（6-67）对比可知 若只有外扩散影响，内扩散阻力可不计，即=1，则 式（6-70）简化 将式（6-71）与前边式（6-21）相比较，此时的0恰与外扩散有效因子x相等，显然这是合理的，因为总的效因子只是由外扩散影响产生。（6-70）（6-71）三 、

5、内外扩散都有影响时的有效因子6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 当只有内扩散影响，外扩散阻力可不计，即CAG=CAS，Da=0，则式(6-70)简化为对于无限长薄片催化剂上进行的一级不可逆反应，内扩散有效因子为其中的西尔模数为三 、内外扩散都有影响时的有效因子6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 相应的外扩散有效因子和总有效因子分别为根据关系式：因为所以三 、内外扩散都有影响时的有效因子6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 令-拜俄准数那么拜俄准数的物理意义为注意： 当 时，外扩散阻力可忽略，此时三 、内外扩散都有影响时的有效因子6-4 多孔催化剂中的扩散与反应 时，内扩散阻力可忽略，此时 应该指出，x、0的引入使反应宏观动力学问题得到了简化。催化剂内扩散有效因子还可以理解为催化剂内表面的利用率。以上是针对等温过