1）气体反应物通过滞留膜向催化剂颗粒表面的传质（外扩散） 2）气体沿微孔向颗粒内的传质（内扩散）
3）气体反应物在微孔表面的吸附
4）吸附反应物在催化剂表面的反应
6）气体产物沿微孔向外扩散（内扩散）
7）气体产物穿过滞流膜扩散到气流主体（外扩散）
1,7为外扩散过程
2,6为内扩散过程
3,4,5为化学动力学过程（本征动力学）
2颗粒反应速率
外扩散很慢
C AO>>C AS C A 0 r N A=k G C A0
外扩散(external transfer) 的速率：
N A = k c a(c Ag-c AS) N A = k g a(p A旷P AS)
传质
传热(T S-T 0) ma=(k /h) (- H) (c A0-C Ae)
内扩散很慢
人体名称妙喻C A0 C AS > C A r= r S(C AS) r S(C A0)
3分子内扩散
气体在催化剂内的扩散属孔内扩散，根据孔的大小分为两类：孔径较大时,
为一般意义上的分子扩散；孔径较小时，属克努森（Knudson）扩散
罟D A S鑒D A：扩散系数cm2s1
凉子木
费克（Fick ）扩散定律
※当微孔孔径远大于分子平均自由程时，扩散过程与孔径无关，属分子扩散※努森扩散
10时
D KJ为克努森扩散系数；
1
娄向东子质量D jm 1
T为温度，
N
1 y k
y j k j D jk
K r
D
为微孔半径，cm M为组分j的相对分
1
15 1 ay A
/ D AB
※综合扩散1 N B N A,N B： A，B组分的扩散通量
a 1 -
N A
y A: A组分在气相中的摩尔分率
等分子扩散, N A N B， a 0
111
D j D jm D K,j
有效扩散系数：Dej = ( / t) D
可
4有效因子
有内扩散影响时的实阪应速率
以颗粒外表面反应条瞬本征速率计算的反应率
卩二｝ (勺)
三种有效因子
平板吆-讐-讐廿妣
内扩散严重时，宏观反应活化能是本征活化能的一半
Em=(E+E D )/2 球形 "：爲厂；严
77 =
柱形 柱状催化剂的特征尺寸
R/2
等温条件下，催化剂有效因子是 Thiele 模数的函数
卩二儂化剂的特征尺寸其入筝二i?X
甲=生：見
任意形状催化剂通用Thiele 模数 »'几
攀＜0.4时，璟Q 1* 卯曲扩傲妙以起略
脅a 3时，量. 三棗 歿的渐赴蛭葩令，此时ff = -
对于n 级反应而言 =1/
在内扩散影响严重的情况下，表观反应级数都向一级靠拢
他来自胡志明市
原因：通常情况下，反应的活化能远大于扩散活化能
5内扩散对反应的影响
平行反应
若两反应均为一级反应，则选择性不受扩散的影响 若两反应级数不同，则内扩散降低高级数反应的选择性 串联反应
对连串反应，内扩散导致选择性下降。
6.消除内外扩散
外扩散： 改变气速(搅拌速度)，从而改变外扩散传质阻力。
T 、C AO 、T 不变，改变进料的质量流速 G ，若流速G 的改变不再改变反应速 度，则消除外扩散。
内扩散：用改变粒度的办法来消除内扩散的影响。
x A dx
景德镇论坛在恒定的空时T 下，粒径不再影响转化率时，内扩散的影响消除。
中国国情国力7反应器
积分反应器
=t dc/r(c)
微分反应器：反应速度可视为常数
r = - dc/dt r = - dc/dw
循环无梯度反应器
r(c,T) = (C r(c,T) = (C 8.缩芯模型的描述 气相反应物通过气膜扩散到外表面；
气体反应物通过产物层扩散到芯表面;
O -C )/
O -C)/
W
气相反应物与固相反应物在表面反应生产固相产物 S 和气相产物F ;
气相产物通过产物层扩散到外表面； 气相反应物扩散穿过气膜到达气流主体；
2
动力学模型外扩散：2二4 n R S k&C AG - c AS )
产物层扩散：M = -D e 4n R 2(dc JdR) RS = - D e 4 n R 2(dc JdR) R c 表面反应：r A = 4 n R 2 k c Ac
C Ag
~~1 R S R c 1 2 2 4 R s 2k G 4 R s R c D e 4 RX
3
2 外 扩散 r A = 4 n R kd G t = [rBRs/3( B / a )MBkGcAs][1-(Rc/Rs)] t/tf = xB 产物层扩散控制r A = N A =4n RRHC AGK R S -RJ
粒径缩小的缩芯模型： 气相反应物通过气膜扩散到芯表面；
气相反应物与固相反应物在表面反应生成气相产物 F ;
气相产物通过扩散穿过气膜到达气流主体： 综合控制N A t/ T f = 1- 3(1 -x B )2/3+2(1 -X B)
2 表面反应控制 r A = 4 n R= kC AG
R c R S (1 X B ) 1/3
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