气固相催化反应

如图1-3所示，气固相催化反应的过程分为以下7个步骤：①反应物从气流主体向催 化剂外表面扩散（外扩散过程)；②反应物由催化剂外表面沿微孔方向向催化剂内部扩散 (内扩散过程）；③反应物在催化剂的表面上被吸附（吸附过程）；④吸附的反应物发生化 学反应转化成反应生成物（表面反应过程)；⑤反应生成物从催化剂表面上脱附下来（脱 附过程）；⑥脱附的生成物从微孔向外扩散到催化剂的外表面处（内扩散过程）；⑦生成 物从催化剂表面扩散到主气流中被带走（外扩散过程）。

主气流微孔固相催化剂粒子示意 图1-3气固相催化反应过程示意图

上述7个步骤可以归纳成3个过程：①、⑦为外扩散过程，主要受气流状况的影响； ②、⑥为内扩散过程，主要受微孔结构的影响；③、④、⑤都与表面化学有关，统称为 表面化学反应过程，主要受化学反应和催化剂性质、温度、气体压强等因素的影响。

显然，催化反应的速率的控制步骤由其中最慢的一步决定。控制步骤的不同，可将 催化反应过程分为：

1)化学动力学控制：在此情况下，内、外扩散进行得很快，化学反应速率最慢，总 反应速率主要取决于化学反应速率。

2)内扩散控制：由于受催化剂颗粒中微孔大小和形状的影响，内扩散速率最慢，因 而总反应速率取决于内扩散速率。

3)外扩散控制：吸附和表面化学反应很快，反应物一到催化剂外表面即被反应掉， 这时总反应速率决定于反应物扩散到催化剂外表面的速率。

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