5.2 气固相催化等温反应的宏观动力学方程

考虑到内扩散问题的影响，定义催化剂有效因子η：

注意是在外表面温度、浓度下的反应量，而不是在外表面的反应量。

一、球型催化剂上等温宏观动力学

• 推导：

• 对置于连续气流中的球型催化剂粒子，取一微元对反应物A进行物料衡算

 对于非一级反应，结果汇总（等温、球型非一级反应近似解）：

 可以把一级反应看成是非一级反应的一个特例，但此时的解为精确解。

• Thiele模数的物理意义

例5-3   相对分子质量为120的某组分，在360℃的催化剂上进行反应。该组分在催化剂外表面处的浓度为1.0×10^-5mol·cm^-3实测出反应速率为1.20×10^-5mol·cm^-3s^-1。已知催化剂是直径为0.2cm的球体，孔隙率ε_P=0.5，曲折因子τ=3，孔径d₀=3×10^-9m，试估算催化剂的效率因子。

二、其它形状催化剂的等温宏观动力学方程

1、圆柱形催化剂的有效因子

由于圆柱形催化剂颗粒形状复杂，用无限长圆柱体近似。

无限长圆柱体：忽略两个端面的扩散影响，仅考虑周边的扩散。

与球形颗粒相似，在催化剂颗粒中取一微元作物料衡算，只是将球坐标换成柱坐标：

1、 圆形薄片催化剂的宏观动力学

薄片－－与圆柱正好相反，仅考虑两端的扩散，忽略周边的扩散。

注意对数坐标

因差别不大，可以用球形结果近似任意形状。

教学后记：