化学反应工程知识点复习省公开课一等奖全国示范课微课

三传一反动量传递热量传递质量传递反应工程化学反应工程第1页2·1概述均相反应－－在均一液相或气相中进行反应均相反应动力学是处理均相反应器选型、操作与设计计算所需主要理论基础公式：P15第2页1、化学反应速率及其表示对于均相反应aA+bB=rR+sS反应速率定义为：我们选中哪个组分求反应速率，就称做是着眼组分式中rA取负值表示反应物消失速率第3页对于反应：aA+bB=rR+sS，若无副反应，则反应物与产物浓度改变应符合化学计量式计量系数关系，可写成：

恒容过程第4页或可说，我们用不一样着眼组分来描述化学反应速率，则反应速率与计量系数之比是相等。若以浓度表示则为：第5页答：(A)答：(A)第6页答：1/31/2第7页

试验研究得知，均相反应速率取决于物料浓度和温度，反应速率符合下述方程，称之为幂数型动力学方程，是经验方程。冪数型动力学方程和双曲型动力学方程式中k称作反应速率常数；α、β是反应级数。1）幂数型动力学方程aA+bB=rR+sS第8页

对于(恒容)气相反应，因为分压与浓度成正比，也可用分压来表示。

问题：化学反应速率式为，如用浓度表示速率常数为Kc，用压力表示速率常数Kp，则Kc=

Kp第9页第10页

（3）基元反应

基元反应指反应物分子一步直接转化为产物分子反应。凡是基元反应，其反应速率遵照质量作用定律，即依据化学计量关系，就能够写出反应速率方程。（4）反应级数

反应级数：指浓度函数中各组分浓度幂数。

反应反应级数或总反应级数：指浓度函数中各组分浓度幂数之和。对可逆反应，有正反应反应级数和逆反应反应级数。第11页对于基元反应：aA+bB=rR+sS分子数：基元反应中反应物分子或离子个数。对于基元反应来讲α,β必须是正整数，α+β是基元反应分子数，不能大于3（依据碰撞理论，α+β取值不能大于3，必须是一个小于等于3正整数）。分子数：第12页反应级数――指动力学方程中浓度项幂数，如式中α和β，α和β分别称作组分A和组分B反应级数α+β=n，n是基元反应总反应级数。A

R与2A

2R意义不一样，前者–rA=kACA后者–rA=kACA2第13页非基元反应：aA+bB=rR+Ssα+β=n，n为非基元反应总反应级数，取值能够是小于或等于3任何数，α和β值与计量系数a和b值无关。取值是经过试验测定。注意：区分反应级数和反应分子数。第14页相同点：非基元反应中反应级数与基元反应中分子数，取值n≤3；α、β仍称做反应物A或B反应级数。不一样点：非基元反应n取值还能够是负数、0、小数；分子数是专对基元反应而言，非基元过程因为不反应直接碰撞情况，故不能称作单分子或双分子反应。反应级数大小反应了该物料浓度对反应速率影响程度。级数愈高，则该物料浓度改变对反应速率影响愈显著。第15页2、速率常数k化学反应速率方程表达了浓度和温度两方面影响，浓度影响表达在浓度项上，反应级数表明了反应速率对浓度改变敏感程度。温度影响则是由速率常数k表达。第16页2.1反应速率常数

在普通情况下，反应速率常数kc与绝对温度T之间关系能够用Arrhenius经验方程表示，即：

k0

指前因子，其单位与反应速率常数相同Ec

化学反应活化能，J/molRg

气体常数，8.314J/(mol.K)第17页k之所以称之为常数，是指当反应温度不变时，k是个常数，当反应温度改变较大时它就不再是常数。对于恒温反应因为影响不大k0指前因子或频率因子，看做与温度无关常数活化能E，依据过分状态理论，反应物生成产物，要超出一个能垒，所以E取值永远是正值。第18页lnk与1/T是直线关系－E/R为斜率lnk0为截距图2－1经过试验测出不一样温度下速率常数k，作图依据截距就能够求出指前因子k0，再依据直线斜率求出活化能E对给定反应，反应速率与温度关系在低温时比高温时愈加敏感。第19页速率常数k及活化能E求取

选择几组不一样反应温度，在等温、恒容下得到均相反应试验数据，并据此求出对应k值，进而就能够求得活化能E值。第20页一气相分解反应在常压间歇反应器中进行，在400K和500K温度下，其反应速率均可表示为−rA=23pA2mol·m-3s-1，式中pA

单位为kPa。求该反应活化能。第21页第22页

对二级不可逆反应：

A+B→产物其反应速率方程为：当CA0=CB0时，积分结果为：

第23页例题1：在0℃时纯气相组分A在一恒容间歇反应器依以下计量方程反应：A→2.5P，试验测得以下数据：第24页解：当t→∞时，pAe=0.02，故为可逆反应，设此反应为一级可逆反应，则第25页第26页以(-ln(pA-pAe))对t作图

第27页第28页复合反应是指同时存在两个以上独立进行反应反应过程。从相同反应物按各自计量关系同时地发生过程称为平行反应。假如这些反应是依次发生，这么复合反应称为串联反应。在这些反应产物中，有产物是需要对象，称为目标产物或主产物，而其余产物都称为副产物。得到目标产物反应称为主反应，其余反应称为副反应。研究复合反应目标是怎样提升主反应反应速率、降低副反应发生路径，改进产物分布，以提升原料利用率。

2.2.2复合反应

第29页

收率：

得率：

选择性：⑴收率、得率和选择性

第30页

瞬时收率：

瞬时选择性：第31页答案：D答案：C第32页答案：B答案：B第33页答案：D答案：C第34页答案：A答案：高、低第35页①动力学方程建立

分离变量积分得到：

组织试验，得到Ci与t数据，并以ln(CA0/CA)对t作图，应得到一条经过原点直线。该直线斜率为（k1+k2）。瞬时选择性为：

⑵

平行反应

第36页

积分得：

依据试验数据，以（CP-CP0）对（CS-CS0）作图，得到斜率为k1/k2直线。结合上述（k1+k2），从而可确定k1和k2。②产物分布则有：第37页分离变量积分得：第38页类似地可得：这么，就能够以Ci对t作图，得到各组分浓度随时间分布曲线如图2-8所表示。第39页若则瞬时选择性为：可见，影响选择性原因有：

第40页

当E1＞E2时，E1－E2＞0，伴随温度提升，exp[－(E1－E2)/RT]增大，k1/k2上升，从而使Sp提升；反之亦然。所以，增加温度，有利于活化能高反应。当a1＞a2时，a1－a2＞0，伴随浓度提升，使Sp提升；反之亦然。当a1=a2时：产物分布由k1、k2唯一决定。方法为：改变操作温度、使用催化剂。第41页对反应：

对-rA分离变量积分得：⑶连串反应第42页对A作物料衡算，则有：以各组分浓度对时间作图得到各组分分布曲线，见图。第43页从而得到对应此最高浓度反应时间为：第44页2.3.1.膨胀因子

膨胀因子是指每转化掉1摩尔反应物A时所引发反应物料总摩尔数改变量，即：式中，n0

、n分别为反应前后物料总摩尔数；yA0为组分A起始摩尔分率。可见，

2.3等温变容过程等分子反应

缩体反应

膨体反应第45页速率表示式为：

2.3.2膨胀率

膨胀率是指反应物A全部转化后系统体积改变分率：它既与反应化学计量关系相关，也与系统惰性物量相关。2.3等温变容过程第46页它与膨胀因子关系：

2.3等温变容过程第47页第48页有以下化学反应CH4+C2H2+H2=C2H4+CH4(I)(A)(B)(P)(I)在反应前各组分摩尔数分别为nI0=1mol；nA0=2mol；nB0=3mol；nP0=0，求反应物A膨胀率。第49页解法二解法一第50页第3章均相反应过程第51页3.1概述

⑴基本概念

流体单元：反应器中物料温度和浓度均相等流体团

停留时间：在连续流动反应器中，流体单元从反应器入口到出口经历时间。

返混：停留时间不一样流体单元之间混合。

反应时间：实际进行反应时间第52页平均停留时间：进入反应器物料颗粒在反应器中停留时间可能有长有短，形成一个时间分布，称为停留时间分布，惯用平均停留时间来描述。第53页空速：在要求条件下，单位时间内进入反应器物料体积相当于几个反应器容积，或单位时间内经过单位反应器容积物料体积。空时：进入反应器物料经过反应器体积所需时间τ

。第54页3.2间歇釜式反应器一、釜式反应器特征基本结构搅拌器进料口出料口夹套图3-1间歇反应器示意图第55页特点:1、因为猛烈搅拌，反应器内物料浓度到达分子尺度上均匀，且反应器内浓度处处相等，因而排除了物质传递对反应影响；

2、含有足够强传热条件，温度一直相等，无需考虑器内热量传递问题；

3、物料同时加入并同时停顿反应，全部物料含有相同反应时间。4、反应物料间歇加入与取出，反应物料温度和浓度等操作参数随时间而变，不随空间位置而变，全部物料质点在反应器内经历相同反应时间第56页对整个反应器进行物料衡算流入量=流出量+反应量+累积量00单位时间内反应量=单位时间内累积量二、间歇釜式反应器数学模型温度浓度均一第57页因为等容条件下分离变量并积分在没有任何假设条件下导出，不论在等温条件和变温条件，还是在等容条件和变容条件下都是适用，是间歇反应釜用于反应时间计算普通公式。第58页等容过程，液相反应第59页某厂生产醇酸树脂是使己二酸与己二醇以等摩尔比在70℃用间歇釜并以H2SO4作催化剂进行缩聚反应而生产，试验测得反应动力学方程为：cA0=4kmol.m-3若天天处理2400kg己二酸，每批操作辅助生产时间为1h，反应器装填系数为0.75，求：(1)转化率分别为xA=0.5，0.6，0.8，0.9时，所需反应时间为多少(2)求转化率为0.8，0.9时，所需反应器体积为多少例3-1第60页解：（1）到达要求转化率所需反应时间为：由上述结果可见，随转化率增加，所需反应时间急剧增加。所以，在确定最终转化率时应该考虑到这一情况。

第61页(2)反应器体积计算

xA=0.8时：tt=tr+t’=8.5+1=9.5h每小时己二酸进料量FA0，己二酸相对分子质量为146，则有：处理体积为：实际反应器体积VR：第62页反应器有效容积V’R：实际反应器体积VR：当xA=0.9时：

tt=19+1=20hV’R=0.171×20=3.42m3VR=3.42／0.75=4.56m3第63页层流湍流活塞流基本概念

活塞流模型（平推流）：

基本假定：

(1)径向流速分布均匀，全部粒子以相同速度从进口向出口运动。

(2)轴向上无返混符合上述假设反应器，同一时刻进入反应器流体粒子必同一时刻离开反应器，全部粒子在反应器内停留时间相同。

特点：径向上物料全部参数都相同，轴向上不停改变。第64页连续定态下，各个截面上各种参数只是位置函数，不随时间而改变；径向速度均匀，径向也不存在浓度分布；反应物料含有相同停留时间。平推流反应器特点对于平推流反应器，可采取空时：第65页设计方程单位时间进入反应器划定体积微元A摩尔数单位时间流出反应器划定体积微元A摩尔数单位时间划定体积微元反应掉A摩尔数－＝dl第66页平推流反应器设计方程-dFAV/v0第67页图3－5平推流反应器图解计算示意图CACA00第68页一级不可逆反应在一平推流反应器中进行，求在50℃反应转化率达70%所需空时。若v0=10m3/h，求反应器体积V。已知：例题2：第69页解：50℃

反应速率常数反应空时和反应器体积第70页在常压及800℃等温下在平推流反应器中进行以下气相均相反应：反应速率方程为：式中cT及cH

分别为甲苯和氢浓度（mol/L）。原料处理量为2kmol/h，其中甲苯与氢摩尔比等于1。若反应器直径为50mm，试计算甲苯最终转化率为95%时反应器长度。例题第71页解:由题意知，甲苯加氢反应为恒容过程，原料甲苯与氢进料比等于1，即：第72页所需反应体积为：所以反应器长度为：第73页2、在555K及3kgf/cm2下，在平推流管式反应器中进行A→P，已知进料中含30%A(摩尔数)，其余为惰性物料，A加料流量为6.3mol/s，动力学方程为(-rA)=0.27cA[mol/(m3·s)]，为到达95%转化率，试求(1)所需空速为多少？

(2)反应器体积大小。第74页解：第75页

全混流模型：

基本假定：径向混合和轴向返混都到达最大符合此假设反应器，物料停留时间参差不齐

特点反应物系全部参数在径向上均一，轴向上也均一，即：各处物料均一，均为出口值

管径较小，流速较大管式反应器－－可按活塞流处理

猛烈搅拌连续釜式反应器－－可按全混流处理3.2.3全混流反应器（CSTR）

ContinuousStirredTankReactor第76页流入量=流出量+反应量+累积量0进口中已经有产物第77页

在反应体积为1m3釜式反应器中，环氧丙烷甲醇溶液与水反应生产1，2-丙二醇：该反应对环氧丙烷为一级，反应温度下反应速率常数等于0.98h-1，原料液中环氧丙烷浓度为2.1kmol/m3,环氧丙烷最终转化率为90%。（1）若采取间歇操作，辅助时间为0.65h,则1，2-丙二醇日产量是多少？（2）有些人提议改在定态下全混流连续操作，其余条件不变，则丙二醇-1，2日产量又是多少？（3）为何这两种操作方式产量会有不一样？例题:第78页解：

（1）

一级不可逆反应：丙二醇浓度=

丙二醇产量=

第79页(2)采取定态下全混流连续操作丙二醇产量=（3）因连续釜在低反应物浓度下操作，反应速率慢，故产量低。第80页3.3.2含有相同或不一样体积N个全混釜串联v1v4v3v2cA0vnv0xAnxA2xA3xA1xA4cAncAicA3cA2cA1图3-8多釜串联操作示意图第81页对于一级不可逆恒容反应，速率方程为依据全混流反应器设计方程变形得第82页对于单个反应器：将N个反应器串联每个反应器体积都是V、每个反应器空时都是τ

第1个反应器：第2个反应器：第83页若想求最终出口浓度CAN与第一个反应器入口浓度关系，令N个关系式左右相乘得：1：2：……N：或第84页这么就得到了转化率、反应器开始和最终浓度、反应器个数及单个反应器空时关系。第85页设N个全混流反应器总空时为：则依据平推流反应器设计方程，对一级不可逆反应有第86页N个全混流反应器串联，当N越大，反应器总体靠近平推流第87页右图中C点符合放热=散热速率要求，如在C点操作，因扰动而使体系温度有一微量升高，△T＞0，则操作温度向右移动，此时Qg和Qr值都增加，增量为△Qg和△Qr,△Qg<△Qr，即反应放热量增加得比散热量慢，因而，体系温度趋于下降，假如扰动撤消，体系温度将下降，回复到C点状态。反过来，在C点时如遇扰动而使温度下降，△T<0，则散热速率比放热速率下降得快，所以热量开始积累，体系温度又会上升变回到C点——真稳定点QTbcQgQr第88页a点情况和C点相同，a点也是真稳定点。a点反应温度低，放热与散热速率都比较小，其转化率也比较低，在工业上不宜采取，不然设备利用率低。QgTabcC点反应温度高，放热速率与散热速率都比较高，其转化率也比较高，故能够作为工业反应器定态操作。b点不能作为定态操作点，因为不能抗干扰。第89页3.6.3定常态热稳定性判据

要使一级反应CSTR进行稳定定常态操作，就必须满足Qr=Qg条件，但这并不是充分条件，因为有真稳定点和假稳定点之分，真稳定点有以下特征：当反应体系温度升高时△T>0，则△Qg<△Qr当反应体系温度降低时△T<0，则△Qg>△Qr第90页综合上述两种情况能够知

Qg=Qr这两条仅是CSTR热稳定性必要条件，而不是充分条件第91页29十二月2024

第四章非理想流动第92页29十二月2024

形成非理想流动原因设备内不均匀速度分布

死角、沟流、短路、层流流动、截面突变引发收缩膨胀等管式反应器：扩散、局部循环流动、压差、流体与固体间摩擦等引发；釜式反应器：搅拌引发流体循环运动等与物料主体流动方向相反流动形成非理想流动原因第93页29十二月20244.1停留时间分布及测定停留时间：流体从进入系统时算起，到其离开系统时为止，在系统内总共经历时间，即流体从系统进口至出口所花费时间。

寿命分布：

指流体粒子从进入系统到离开系统停留时间。年纪分布：

指流体粒子进入系统在系统中停留时间。第94页29十二月2024:停留时间分布密度函数，或寿命分布密度函数。时：

时：

且

停留时间分布函数:停留时间小于t流体粒子所占分数可改写成：第95页29十二月2024思索：

F(t)、F(t+dt)、E(t)dt物理意义？小结：F(t)：表示出口流体中停留时间小于t物料（0~t范围内质点）占进料分率。F(t+dt)：出口流体中停留时间小于t+dt物料占进料分率。第96页29十二月2024二者之差：

F(t+dt)-F(t)=dF(t)=E(t)dt=dN/NE(t)dt：表示同时进入反应器N个流体质点中，停留时间介于t与t+dt间质点所占分率dN/N。第97页29十二月20242停留时间分布试验方法脉冲示踪法：当测定系统抵达稳定后，在系统入口处，瞬间注入一定量示踪流体，同时开始在出口流体中监测示踪物料浓度改变。阶跃示踪法脉冲示踪法和阶跃示踪法测出都是寿命分布。第98页29十二月2024示踪剂选取标准

不与主流体发生反应（无化学反应活性）。与所研究流体完全互溶。便于检测对流动状态没有影响。示踪剂在测定过程中应守恒：不挥发、不沉淀、不吸附。第99页29十二月2024Ⅰ）平均停留时间平均停留时间应是曲线分布中心，即在所围面积重心在t坐标上投影

曲线２）停留时间分布函数特征值在数学上称t为曲线对于坐标原点一次矩，又称数学期望。第100页29十二月2024Ⅱ）方差表示停留时间分布分散程度量，在数学上是指对于平均停留时间二次矩。第101页29十二月2024令：无因次时间:则：无因次平均停留时间第102页29十二月2024若以表示以为自变量方差，则它与关系为：第103页29十二月2024实例

应用脉冲示踪法测定容积为12L反应装置，v0=0.8L/min，在定常态下脉冲输入80g示踪剂A，同时在反应器出口处统计流出物料中CA随t改变，数据列于下表。确定：⑴E(t)和F(t)曲线；⑵方差。t/min05101520253035CA/(g/L)03554210第104页29十二月2024(a)首先对试验数据进行一致性检验试验数据为离散量：Δt=5min

示踪剂加入量为80g，故试验数据一致性检验是满足。第105页29十二月2024(b)采取脉冲法，则代入数据：第106页29十二月2024代入数据：第107页29十二月2024

应用表中数据作E(t)

、F(t)曲线。t/min05101520253035E(t)/min-100.030.050.050.040.020.010F(t)00.150.400.650.850.951.01.0将上述数据列表以下：第108页29十二月2024按反应器体积计算空时，二者一致。代入数据：(c)确定方差σt2和σθ2

：第109页29十二月2024代入数据：第110页29十二月2024例：用脉冲法测定一流动反应器停留时间分布，得到出口流中示踪剂c(t)与时间t关系以下：t/min024681012141618202224C(t)/(g/min)014798521.510.60.20试求平均停留时间及方差。第111页29十二月2024活塞流模型（平推流模型）1.基本假设：①径向流速分布均匀；②径向混合均匀；③轴向上，流体微元间不存在返混；2.特点：全部流体微元停留时间相同，同一时刻进入反应器流体微元必定在另一时刻同时离开。经历相同温度、浓度改变历程4.2.1平推流流动模型第112页29十二月20243.停留时间分布特征：用示踪法来测定平推流停留时间分布时，出口响应曲线形状与输入曲线完全一样，只是时间延迟脉冲示踪出口响应第113页29十二月20243.停留时间分布特征：

(1)停留时间分布密度函数E(t)无因次：出口响应(2)停留时间分布函数F(t)1OF(t)t第114页29十二月2024数字特征值：平推流：返混为0＝0，第115页29十二月2024单位时间内反应器内示踪剂做物料衡算得：输入输出积累第116页29十二月2024即：积分：第117页29十二月2024对恒容：第118页29十二月2024数字特征：第119页29十二月2024可见：

返混程度到达最大时，停留时间分布无因次方差平推流时方差

实际反应器停留时间分布方差应介于0～1之间，值越大则停留时间分布越分散，所以，由模型模拟实际反应器时应从方差入手。第120页29十二月2024设两个反应器进行反应相同，且平均停留时间相等。对于平推流反应器，全部流体粒子停留时间相等，且都等于平均停留时间。对于全混流反应器，停留时间小于平均停留时间流体粒子占全部流体分率为：使停留时间分布集中，能够提升反应器生产强度。第121页29十二月2024例：某全混流反应器体积为100L，物料流率为1L/s，试求在反应器中停留时间为（1）90～110s，（2）0～100s，（3）>100s物料占总进料比率。解：出口物料份额用F(t)表示，

(1)所求比率：F(110)－F(90)=0.074=7.4%，小于平均停留时间物料占63.2%，大于平均停留时间物料占36.8%(2)(3)第122页29十二月2024时，

,与全混流模型一致

时，

,与平推流一致

当N为任何正数时，其方差应介于0与1之间，对N不一样取值可模拟不一样停留时间分布。

3多级全混流串联模型第123页定义催化剂是能改改变学反应速率而本身在反应前后却不发生组成上改变物质。催化剂通常靠改变反应路径（即反应机理）来提升反应速率。比如，氢气和氧气在室温下为惰性气体，但与铂接触后会快速反应。H2和O2相互靠近，经过活化能能峰后形成H2O。第124页反应物产物催化剂E反应初始状态无催化剂有催化剂完成因为催化剂作用，降低了活化能，使反应加紧。第125页固体催化剂组成：主催化剂、助催化剂、载体如乙苯脱氢反应中：Fe2O3是主要成份、占90%；Cr2O3、CuO和K2O是助催化剂，其中Cr2O3能提升催化剂热稳定性，K2O能促进水煤气反应，消除高温反应时催化剂表面上结碳，延长催化剂寿命。

第126页载体，用来负载活性组分和助剂物质，由含有一定物理结构，如孔结构，比表面，宏观外形，机械强度固体物质组成。增加有效表面、提供适当孔结构改进催化剂机械性能提升催化剂热稳定性提供活性中性与活性组分作用形成新化合物增加催化剂抗毒性能

节约活性组分用量，降低成本载体能够是天然物质(如浮石、硅藻土、白土等)，也能够是人工合成物质(如硅胶、活性氧化铝等)

载体作用:第127页催化剂制法混正当：各组分制成浆状、混合后成型干燥浸渍法：载体在催化剂水溶液中浸渍，有效成份吸附，有屡次浸渍沉淀法或共沉淀法：搅拌、催化剂盐类溶液中加入沉淀剂，过滤、水洗、煅烧共凝胶法：生成凝胶、过滤、水洗、干燥喷涂法及滚涂法：催化剂溶液用喷枪喷射于载体上溶蚀法：混合熔炼制合金，用溶液去溶其中一组分热熔法：主催化剂和助催化剂放在电炉内熔融，冷却、粉碎热解法制成催化剂需要经过焙烧、活化；催化剂实际化学组成、结构形式和分散均匀性对催化性能影响很大，制备步骤要严格恪守。第128页29十二月2024工业催化剂所必备三个主要条件：活性好；选择性高；实际应用中比活性高低更主要寿命长。机械强度

固定床和流化床对催化剂机械强度要求不一催化剂性能第129页29十二月20245.2催化剂物理特征催化剂物理吸附和化学吸附催化剂孔结构等温吸附第130页29十二月2024物理吸附和化学吸附物理吸附：物理吸附与冷凝过程类似，为放热过程，气体分子和固体表面之间吸引力很弱，为范德华力，吸附热较小，为8-25kcal/mol。伴随温度升高，物理吸附量快速降低，超出其临界温度后物理吸附量很小。化学吸附：是影响化学反应主要原因。在化学吸附中，化合价力使原子或分子吸附在固体表面上，化合价力类似于化合物分子中化学键力。在化学吸附过程中，能够发生电子转移、原子重排、化学键破坏和形成，从而造成最终反应。与物理吸附相同，化学吸附也是放热过程，吸附热较大，与化学反应热相当，普通为10-100kcal/mol。第131页29十二月2024物理吸附化学吸附吸附剂一切固体一些固体吸附物无选择性发生化学反应流体温度范围在低温下进行，吸附量随温度升高而快速下降高温时显著，吸附速率随温度升高而增加吸附热负值，放热过程，8-25kJ/mol,通常40-200kJ/mol，放热过程活化能低，脱附时<8kJ/mol高，脱附时>40kJ/mol,对非活化化学吸附，此值较低覆盖度多层吸附单层吸附或不满一层可逆性高度可逆常为不可逆应用测定固体表面积、孔径大小；分离或净化气体和液体测定表面浓度、吸附和脱附速率；预计活性中心面积；说明表面反应动力学物理吸附和化学吸附比较第132页分子筛：有时候一些催化剂孔很小，只允许小分子经过，却阻止大分子进入，这些催化剂就称为分子筛，它们可由一些粘土和沸石等天然物质所制成，也能经过人工合成出来，如结晶硅铝酸盐。分子筛孔径大小，决定着催化剂含有一定选择性。孔径大小能够在一定程度上控制分子在催化剂内停留时间，只允许所希望分子进行反应。第133页29十二月2024一、

理想吸附模型(Langmuir模型)假定：

均匀表面(或称理想表面)，即催化剂表面各处吸附能力均一，或者说能量均匀表面；单分子层吸附；被吸附分子间互不影响，也不影响别分子吸附；吸附机理均相同，吸附形成络合物均相同。

第134页29十二月2024吸附速率为：

脱附速率为：

当吸附到达平衡时：

(1)单分子吸附

第135页29十二月2024——理想吸附等温线方程

对于弱吸附，

——吸附平衡常数

对于强吸附，

第136页29十二月2024当被吸附分子发生解离现象时吸附速率和脱附速率分别为：吸附平衡时：

第137页29十二月2024当各种物质同时被吸附时，每种分子覆盖率则未覆盖率为：

（无解离时）

第138页29十二月2024理想吸附与真实吸附Langmuir假设：1.均匀表面2.被吸附分子互不影响3.吸附络合物单一4.单分子层实际表面：表面地形复杂，有山，有河流，洞穴实际是相互排斥，吸附热与θ相关有各种分子结构多分子层（化学吸附也是）第139页29十二月2024反应控制步骤

以多孔催化剂颗粒上进行不可逆反应

A(g)B(g)为例，说明反应过程步骤：气固催化反应过程步骤示意图①反应物A外扩散②反应物A内扩散③④⑤A在活性中心吸附、反应生成B和产物B脱附，这三个过程称为表面反应过程，其反应历程决定了该催化反应本征动力学⑥产物B内扩散⑦产物B外扩散5.3气固相催化反应动力学第140页29十二月2024反应:

A吸附：

B吸附：

表面反应：R脱附：

S脱附：

第141页29十二月20244、反应速率试验测定方法1）、内、外扩散影响排除

外扩散影响消除，可经过确保其它条件不变时（如：空速、温度、进料组成等）增加气体质量流速。

rA对G作图，当随G改变为一条水平线时，外扩散影响随即消除。第142页29十二月2024

减小化剂颗粒直径，可消除内扩散得影响。在恒定质量流速下，当dp<dp*时，无内扩散影响。rAdpdp*第143页29十二月2024催化剂颗粒中扩散1、孔扩散