第五章 气-固相催化反应动力学ppt课件.ppt

《第五章 气-固相催化反应动力学ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章气-固相催化反应动力学5.1气-固相催化反应5.2气-固相催化反应本征动力学5.3气-固相催化反应宏观动力学5.1气-固相催化反应5.1.1气-固相催化反应概述1、气-固相催化反应——非均相反应——发生在气-固界面。2、气-固相催化反应的特征（1）在操作条件下反应物和产物都为气体；（2）反应主要在固体颗粒催化剂内表面上进行；（3）反应速率与固体颗粒催化剂内的扩散速率有关。S108型二氧化硫氧化制硫酸催化剂A202型氨合成催化剂C307型中低压合成甲醇催化剂T-504型常温COS水解催化剂C14-SL型二段转化催化剂QDB-04型

2、CO耐硫变换催化剂5.1.2固体催化剂的表面积、外表面积和内表面积（1）固体催化剂的组成及基本制备方法（1）组成活性组分——原子——活性中心助催化剂——分子——协同作用载体——骨架——支撑作用（2）方法浸渍法——贵金属催化剂沉淀法——氧化物催化剂共混法——氧化物催化剂熔融法——金属催化剂（2）固体催化剂的孔结构外观形状内观结构有模有样千疮百孔（3）孔结构参数与表征①内表面积——内孔表面积②孔容和孔隙率③孔径及其分布（1）内表面积实验测定——气体吸附法，即BET法BET：Brunauer-Emment-Teller的缩写。最常用的气体：

3、氮气（分子小，不易化学吸附）测量要求：相对压力P/P0=0.05~0.3。P：气体压力P；P0：同温度下气体的饱和蒸气压。仪器名称：比表面测定仪；氮吸附比表面测定仪等。规格型号及其性能：从网上可搜索到。主要技术参数电源电压：220V频率：50Hz传感器输入：直流电压0～30V直流电流：0～200mAHe∶N2=4∶1比表面积测定范围：0.1～3500m2/g相对误差：≤±2%完成测试时间：≤25min比表面测定仪；氮吸附比表面测定仪（2）孔容和孔隙率——孔总体积相对大小孔容——单位质量催化剂的孔体积实验测定——氦-汞置换法HeHg只

4、剩骨架只进缝隙孔隙率——孔容积与总体积之比按假密度计算真密度：骨架密度“ρt”假密度：总体密度“ρp”（3）孔径及其分布——内孔大小状况实验测定——压汞法测大孔(>25nm);气体吸附测中孔(1-25nm);其中:σ——表面张力，θ——接触角。Ritter和Drake发现，汞和一大类物质如木碳和金属氧化物的结束角在135~144°间，一般可以使用平均值140°，因此【例5-1】在测定孔容和催化剂颗粒的孔隙率实验中，用活性而氧化硅（4~12目大小的颗粒）样品得到以下数据：催化剂样品质量为101.5g，量取体积为165.5cm3，苯置换体

5、积为120.4cm3，汞置换体积为82.7cm3。试计算该样品的孔容和孔隙率。【解】样品的真密度为：样品的假密度为：样品的孔容为：样品的孔隙率为：5.1.3气-固相催化反应过程（1）气流中的球形颗粒催化剂示意图（2）催化剂颗粒内微孔结构示意图在气流中的固体催化剂颗粒外层总是存在一层气膜，颗粒内分布着无数的微孔通道与外界气流相通。气体组分在固体催化剂颗粒中的传递过程图例向内传递向外传递外层气膜内孔结构气膜界面颗粒外表面孔道内表面气流主体反应物反应物反应物生成物生成物生成物气-固相催化反应过程基本概念●气流主体——对流过固体催化剂颗粒的气

6、体物料的统称。●气膜——气流主体流过固体颗粒催化剂外表面所形成的层流边界层。●外扩散过程——反应组分在气膜中的扩散过程。●内扩散过程——反应组分在催化剂颗粒内的扩散过程。●本证动力学过程——对反应组分在催化剂颗粒内孔道表面上所发生的吸附、表面反应与脱附过程的统称。●宏观动力学过程——对内、外扩散过程和本证动力学过程的统称。5.2气-固相催化反应本证动力学目标：建立本证动力学过程速率方程（1）吸附速率方程（3）脱附速率方程（2）表面反应速率方程（4）本证动力学速率方程内容：依据：（1）理想吸附等温方程（2）非理想吸附等温方程方法：稳态法

7、——划分为控制步骤和平衡步骤。5.2.1本证动力学过程速率方程※本证动力学过程与表达①反应组分吸附②吸附组分发生表面反应③反应组分脱附气-固相催化反应本证动力学过程示意图ABLM①①③③②②①②③5.2.1本证动力学过程速率方程※A组分的净吸附速率方程※B组分的净吸附速率方程※表面反应速率方程※L组分净脱附速率方程※M组分净脱附速率方程5.2.1本证动力学过程速率方程※——固体催化剂颗粒表面活性中心位；其中※——固体催化剂颗粒表面活性中心位的覆盖率；※——固体催化剂颗粒表面活性中心位的覆盖率；注意：覆盖率和空位率都是相对值，只是个过渡

8、变量。思考2：均匀表面吸附等温方程？思考1：吸附等温方程？等温时的平衡吸附量与分压的关系，即（1）按照Langmuir均匀吸附层模型建立的吸附等温程。Langmuir均匀吸附层模型的基本要点是：①催化剂表面是均匀的——每