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1、本节的教学目标本节的教学目标了解外扩散、内扩散产生的原因了解外扩散、内扩散产生的原因掌握外扩散、内扩散消除的方法与措施掌握外扩散、内扩散消除的方法与措施 本节的重点与难点本节的重点与难点 外扩散、内扩散消除的方法与措施外扩散、内扩散消除的方法与措施7-3 气固相催化反应过程气固相催化反应过程 7-3 气固相催化反应过程气固相催化反应过程一、气固相催化反应步骤一、气固相催化反应步骤1、气相反应组分从气相主体通过气膜达到催化剂颗粒的外表面。2、反应组分从催化剂颗粒的外表面通过微孔向内表面扩散。3、反应组分被吸附于催化剂内表面成活化状态。4、被吸附的组分之间或被吸附组分与气相中部分组分间进行表面反应
2、而生成产物。5、产物在催化剂内表面进行脱附。6、脱附的产物分子由催化剂颗粒内部通过微孔 向外表面扩散。7、生成的产物分子从催化剂颗粒的外表面通过气膜扩散到气流主体。1、7为外扩散过程；2、6为内扩散过程；3、4、5为化学反应动力学过程什么是速度控制步？二、外扩散控制二、外扩散控制1、外扩散控制的发生、外扩散控制的发生 在催化剂颗粒的外表面包有一层在催化剂颗粒的外表面包有一层滞滞流边界层流边界层，若催化反应速率常数很大，若催化反应速率常数很大，而气膜扩散传质系数很小，则而气膜扩散传质系数很小，则外扩散过外扩散过程程为整个过程的为整个过程的控制步骤控制步骤。2、外扩散控制的消除措施、外扩散控制的消
3、除措施 为了降低为了降低外扩散阻力外扩散阻力，加快过程速度，可以在空速不变的情况下，设法增，加快过程速度，可以在空速不变的情况下，设法增大气体通过催化剂层的大气体通过催化剂层的线速度线速度，可以减少，可以减少气膜的厚度气膜的厚度。三、内扩散控制三、内扩散控制1、内扩散控制的发生、内扩散控制的发生 若外扩散阻力很小，催化剂表面反应速若外扩散阻力很小，催化剂表面反应速率很快，催化剂颗粒粒径较大，由于内扩散率很快，催化剂颗粒粒径较大，由于内扩散过程与内表面催化反应是同时进行的，在催过程与内表面催化反应是同时进行的，在催化剂颗粒内部的不同位置处，反应物浓度大化剂颗粒内部的不同位置处，反应物浓度大小不一
4、，越接近与颗粒内部，浓度越低，反小不一，越接近与颗粒内部，浓度越低，反应速率几乎为应速率几乎为0，因而在颗粒中央已不能发，因而在颗粒中央已不能发挥催化作用，认为发生了挥催化作用，认为发生了内扩散控制内扩散控制。2、内扩散控制的消除措施、内扩散控制的消除措施 尽可能尽可能减小催化剂颗粒的粒径减小催化剂颗粒的粒径，缩短内扩，缩短内扩散距离，以减小散距离，以减小内扩散阻力内扩散阻力，提高催化剂的内，提高催化剂的内表面利用率。表面利用率。四、化学动力学控制四、化学动力学控制1、化学动力学控制的发生化学动力学控制的发生 当外扩散阻力很小，催化剂颗粒的当外扩散阻力很小，催化剂颗粒的内表面利用率约等于内表面利用率约等于1，或者颗粒表面的，或者颗粒表面的反应速度较小，内扩散阻力可以忽略不反应速度较小，内扩散阻力可以忽略不计。此时气固相催化反应速率将由催化计。此时气固相催化反应速率将由催化表面反应速率决定，表面反应速率决定，化学动力学过程化学动力学过程是是速度控制步骤。速度控制步骤。2、化学动力学控制的分类化学动力学控制的分类3、消除措施、消除措施