4.4 本征动力学方程的实验测定

一、本次课主要内容

外扩散与内扩散影响的消除、固定床积分反应器、微分法及其实验装置、循环反应器、动力学模型的建立。

二、教学目的与要求

掌握外扩散与内扩散影响的消除、动力学模型的建立。

三、教学重点难点

1、外扩散与内扩散影响的消除。

2、动力学模型的建立。

四、教学方法和手段

课堂讲授、提问、讨论；使用多媒体教学方式。

五、作业与习题布置

书后习题第5、6题

4.4 本征动力学方程的实验测定

确定本征动力学重要的是消除内外扩散的影响。

• 内扩散影响的消除：将催化剂破碎，当用不同粒度的催化剂颗粒测定的动力学数据一致时，认为消除了内扩散的影响。

• 外扩散影响的消除：改变通过催化剂床层气体的线速度，减小气膜阻力。当气体线速度对反应动力学不产生影响时，认为消除了外扩散的影响。

在消除了内外扩散的影响后，通过实验室反应器测定动力学数据，利用实验数据进行模型识别和参数估值得到动力学方程。

• 利用统计学原理进行检验。

• 目前测定动力学数据的有效工具为无梯度反应器。

• 所谓无梯度，意为既没有温度梯度，又没有浓度梯度。

• 利用循环反应器的原理设计。

本章小结

1、气固相催化反应速率方程 ；2、固体催化剂 ；3、Langmuir吸附模型 ；4、反应本征动力学（双曲线模型） 

习题讲解

1、催化反应A+B，A，B为均匀吸附，反应机理为： 

（1）A+σ=Aσ

（2）Aσ= Bσ

（3）Bσ= B+σ

其中A分子吸附(1)和表面反应(2)两步都影响反应速率，而B脱附很快达平衡。试推导动力学方程。 

2、丁烯在某催化剂上制丁二烯的总反应为： 

若反应按下列步骤进行： 

（1）分别写出a，c为控制步骤的均匀吸附动力学方程；

（2）写出b为控制步骤的均匀吸附动力学方程，若反应物和产物的吸附都很弱，问此时对丁烯是几级反应。

 3、用均匀吸附模型推导甲醇合成动力学.假定反应机理为:

（1）CO+σ=Coσ

（2）H₂+σ=H₂σ

（3）COσ+2H₂σ=CH₃OHσ+2σ

（4）CH₃OHσ=CH₃OH+σ

推导当控制步骤分别为(1)，(3)，(4)时的反应动力学方程。 

教学后记：