(二)气固相反应动力学
气固相催化反应动力学研究的是反应速率与其影响因素的关系。在气固相反应过程中,两相
之间的质量与热量传递和气体流动状况与反应历程密切相关,互相影响。因此,气固相催化反应过程的总速率既取决于催化剂表面的化学反应,又与气体流动、传热、传质等物理过程(内外扩放)有关。
表面化学反应速率方程(本征动力学方程)只考虑表面化学反应而不考虑扩散影响的方程称为本征动力学方程。本征动力学方程可以通过两种途径获得。 种是由试验数据直接整理得到,称为经验速度方程; 种是从假想(有 定的试验根据)的反应机理出发经推导得到,又称机理性速度方程。实际中应用的主要是通过试验得到的经验方程,而机理性方程主要用于理论研究本征动力学方程有两类表达式:幂函数模型和双曲线模型。幂函数模型因其形式简单,能够明显地看出反应组分的浓度对反应速度的影响,反应酒化能的高低说明温度对反应的敏感程度,因而应用 多。
对于 般反应A+4B D+・E・其动力学方程的指数形式的通式r=k PAP PP! -KP PPP!(4-117)式中,A、B、D、E分别代表反应物和产物;ん、a、b、d、e和、、め、d、e均为经验常数。例如SO2催化转化为SO的反应为:SO2+っO2-=S0
如不考虑逆反应,以产物SO2生成表示的反应速率为r=kC。,CCn(4-118)式中,Co、Co、Co分别为SO2、O2、SO的浓度;、j、k为幕指数,对不同催化剂而言有不同值。当采用钡催化剂,试验测得=0.8,j=1,m=-0.8,于是:k, Co(4-119)