气固相非均相催化氢化的反应机理

以气固相非均相催化氢化的反应机理为标题的文章

氢化反应是一种重要的化学反应，在工业生产和科学研究中具有广泛的应用。氢化反应通常可以通过非均相催化来实现，其中气固相非均相催化氢化是一种常见的反应机理。

气固相非均相催化氢化的反应机理可以分为三个主要步骤：吸附、反应和解吸附。在这个过程中，气体分子首先被吸附到催化剂表面，然后在表面上发生反应，并最终从表面上解吸附出来。

吸附是气固相非均相催化氢化反应的第一步。当气体分子与催化剂表面接触时，它们会与催化剂表面上的活性位点发生相互作用，并被吸附到这些位点上。这种吸附可以是物理吸附或化学吸附，取决于气体分子与催化剂表面的相互作用力。

在吸附之后，气体分子会在催化剂表面上发生反应。这个反应过程是氢化反应的关键步骤，其中气体分子与催化剂表面上的活性位点发生反应，形成氢化产物。这个反应的速率取决于催化剂的活性位点数量和活性位点与气体分子之间的反应速率。

在反应之后，氢化产物会从催化剂表面上解吸附出来。解吸附是气固相非均相催化氢化反应的最后一步，其中氢化产物从催化剂表面上脱离，并释放到气相中。解吸附的速率取决于氢化产物与催化剂

表面的相互作用力以及气体分子在气相中的扩散速率。

整个气固相非均相催化氢化的反应机理可以用以下步骤总结：

1. 气体分子与催化剂表面发生吸附，被吸附到活性位点上。

2. 吸附的气体分子与活性位点发生反应，形成氢化产物。

3. 氢化产物从催化剂表面解吸附出来，释放到气相中。

需要注意的是，气固相非均相催化氢化反应的速率受到多种因素的影响，包括催化剂的活性、温度、压力和反应物浓度等。此外，催化剂的选择和催化剂表面的性质也会对反应速率和选择性产生影响。

总结起来，气固相非均相催化氢化的反应机理包括吸附、反应和解吸附三个主要步骤。这个反应机理的理解和研究对于开发高效的氢化催化剂以及优化氢化反应过程具有重要意义。希望通过对气固相非均相催化氢化反应机理的研究，能够为相关领域的科学家和工程师提供有价值的参考和指导。

催化概论

纳米尺度催化材料1 纳米尺度催化材料1 催化概论 ? 作用：改变热力学上允许的化学反应的速率，决定反应途径（机理）。 ? 分类：均相催化和非均相催化。 ? 均相催化(homogeneous catalysis)：催化剂和反应物处于均匀的气相或液相中进行反应。 ? 非均相催化(heterogeneous catalysis)：催化剂和反应物在不同的相中。如多相催化，催化剂为固体颗粒，反应物为气相或液相，反应在催化剂表面进行。 ? 反应速率与催化剂的比表面积、电子结构、缺陷等因素密切相关。 ? 催化剂的三要素：活性(activity)、选择性(selectivity)、寿命(lifetime)。纳米催化(nanocatalysis) ? 在乙烯加氢转变为乙烷的反应中，当加入超细的铂颗粒作催化剂时，反应温度可从600℃减低至20℃（室温），对工业生产降低能耗具有重大的经济效益。 ? 催化是纳米超微粒子在化学化工领域应用的一个重要领域。利用纳米粒子的高比表面积与高活性可以显著增加催化效率，国际上已把纳米催化剂作为第四代催化剂进行研究和开发。它在燃料化学，催化化学中起着十分重要的作用。普通纳米催化剂的性质及其应用 ? 作为催化剂，首先就会考虑纳米颗粒的巨大表面积和表面原子占很大比例这些特点。近年来也确有不少人研制出了催化活性很高的纳米催化剂尤其是一些配体稳定化的金属纳米颗粒，其稳定性很好，可用于均相催化，还具有便于回收的优点，因此可能具有应用前景。纳米尺度催化材料纳米尺度材料表面效应 ? 纳米材料表现出的独特的力学、光学、电学、磁学以及催化性能。这些特殊性能取决于下述基本结构特点： ? (a)超细粒子及其粒度分布(<100nm)； ? ? (b)化学组成； (c)界面的存在，特别是晶粒间界、多相界面或表面； ? (d)各组分间的相互作用。纳米尺度材料表面效应 ? 纳米尺度材料的外观形貌表现为微球形纳来尺度材料的分散与烧结现象 ? 纳米材料表面发达，表面原子比例很高，因而表面效应十分明显。同样，发达的表面效应又给纳米材料的合成与应用带来很多的问题，比如在纳米尺度材料的合成过程中，由于纳米超细粒子的表面十分发达，表面张力很高，热力学上更趋向于团聚，使其颗粒长大，因而如何有效分散纳米超细粒子就成为合成与制备过程的关键步骤之一。过渡金属超细粒子催化剂在高温条件使用时均存在不同程度的烧结现象，造成催化剂失活如图2—5 图2—6 纳米尺寸材料的吸附特性 ? 吸附是发生在多相界面的一种基本过程。对于多相催化剂来羽说，就是气相或液相的分子与固体催化剂表面进行作用，而停留在眉固体催化剂表面的现象。包括：物理吸附，化学吸附物理吸附：吸附剂与吸附相之间是以范德华力作用，结合较弱。同时，范德华力作用可使其形成多层吸附。化学吸附：吸附剂与吸附相之间则是以化学键结合，更为稳定。只能形成单层吸附。纳米尺度材料的表面效应 ? 在多相催化领域，表面特性是最关键的指标之一，因为它提供了催化反应所需要的场所。表面实际上是指固体或液体体相结构被终止的界面。因此，表面不一定是固体或液体的最顶层，而是顶端的好几层厚度范围。由于表面提供厂催化反应所需要的场所，因此对于绝大多数催化转化来说，高的表面更有利于反应，因而总是趋向于使用高表面的催化剂。一般地，提高催化剂的表面，有两种途径：一是减小催化剂的粒度，甚

气固相催化反应宏观动力学

第四章气－固相催化反应宏观动力学在多孔催化剂进行的气－固相催化反应由下列几个步骤所组成： ①反应物从气相主体扩散到催化剂颗粒的外表面。 ②反应物从外表面向催化剂的孔道内部扩散。 ③在催化剂内部孔道所组成的那表面上进行催化反应。 ④产物从那表面扩散到外表面。 ⑤产物从外表面扩散到气流主体。 ①、⑤称为外扩散；②、④称为内扩散；③为本征动力学所描述，存在传质、传热现象（传质系数、传热系数），描述以上五个步骤的模型称为宏观动力学模型。 §4.1气－固相催化反应的宏观过程一、气－固相催化反应过程中反应组分的浓度分布以催化活性组分均匀分布的球形催化剂为例，说明催化反应过程中反应物的浓度分布。

死区：可逆反应，催化剂颗粒中反应物可能的最小浓度是颗粒温度夏的平衡浓度C *A ,如果在距中心半径R d 处反应物的浓度接近平衡浓度，此时，在半径R d 颗粒内催化反应速率接近于零，这部分区域称为“死区”。二、内扩散有效固子与总体速率内扩散内表面上的催化反应 }同时进行，使催化剂内各部分的反映速率并不一致，越接近于外表面，反应物浓度↗，产物浓度↘，颗粒处于等温时，越接近于外表面，单位内表面上催化反应速率↗，内扩散有效因子（或内表面利用率）ζ：等温催化剂单位时间颗粒中实际反应量与按外表面组分浓度及颗粒内表面积计算的反应量之比。 K S 为按单位内表面积计算的催化反应速率常数。 S i 为单位体积催化床中催化剂的内表面积。定态下，单位时间内催化剂颗粒外表面由扩散作用进入催化剂内部的反应组分量与单位时间内整个催化剂颗粒中实际反应的组分量相等，所以即单位时间内从气流主体扩散到催化剂外表面的反应组分量也必等于颗粒内实际反应量，即：ζγ)()()(AS i S AS Ag e G g A C f S k C C S k =-= C * C C C 0 C C C *R R

第五章气固相催化反应本征动力学

第五章气固相催化反应本征动力学 5. 1气固相催化过程(自学) 5. 2固体催化剂（自学） 5．3气固催化反应本征动力学以反应A ＝B 为例。 A 分子， A 分子，吸附态的 B 分子， B 分子多相催化反应过程示意图

整个多相催化反应过程可概括为下列七个步骤组成： 1、反应组分从流体主体扩散到固体催化剂的外表面（外扩散过程）； 2、反应物自催化剂外表面扩散到催化剂内部（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、吸附的反应物转换为吸附态的生成物（表面反应过程）； 5、生成物从催化剂的表面上脱附下来（脱附过程）； 6、脱附的产物分子由催化剂的孔道向外扩散到催化剂的外表面（内扩散过程）； 7、产物自催化剂的外表面扩散到流体主体（外扩散过程）。什么是气固相催化反应本征动力学？气固相催化反应本征动力学由如下三步构成（不包括扩散的影响）：1）吸附—气相分子在催化剂表面上化学吸附形成吸附络合物。2）反应—吸附络合物之间相互反应生成产物络合物。 3）脱附—产物络合物由固体表面脱附出来。 5．3．1化学吸附与脱附目的—由吸附、脱附速率方程求出： 1．θ～P的关系； 2．如果其为控制步骤时就认为是本正动力学速率。一、化学吸附速率的一般表达式 A +A σ σ → θ ①组分A的吸附率（活性中心覆盖率） A

总的活性中心数覆盖的活性中心数被组分A A =θ 5.3—1 ②空位率V θ 总的活性中心数心数气相分子覆盖的活性中未被 V =θ 5.3—2 设i θ为i 组分的覆盖率，则有下式： 1V i =θ+θ∑ 理论基础—表面质量作用定律：对如下的多相基元反应 dD cC bB aA +=+吸吸反应速率r 与反应物的吸附量或覆盖度（吸附率）θ成正比，其覆盖度的指数等于相应的化学计量系数： b B a A k r θθ= 5.3—3 表面质量作用定律是理想吸附催化反应动力学的基础，它在多相催化反应动力学中的地位相当于质量作用定律在均相反应动力学中的地位。化学吸附为何可用表面质量作用定律？ —化学吸附作用为化学键力，相当于基元化学反应过程，因此可用表面质量作用定律。对σ→σ+A A 吸附过程，吸附速率可写成： V A a 0a V A a a P )RT /E exp(k P k r θ-=θ= 5.3—4 式中：r a —吸附速率 E a —活化能

气固相催化反应宏观动力学

气固相催化反应宏观动力学化学反应工程主要研究化学反应器的原理，研究物理因素对化学反应的影响，以研究反应动力学为主要内容，并据此进行工业反应器的设计及放大。工业中，气固相催化反应十分常见，如SO 2催化氧化、H 2和CO 低压合成甲醇、由乙炔合成醋酸乙烯等，所以气固相催化反应的宏观动力学是教学重点。但气固相催化反应宏观动力学这部分的知识较难理解，公式复杂，反应速率表达形式多，我们在教学过程中很难理解和掌握。以下就这部分知识进行说明和分析。反应动力学有本征动力学和宏观动力学之分。在气固相催化反应中，反应发生在固体催化剂的内表面，完整的反应步骤有：反应物从气相主体扩散，穿过颗粒外气膜滞流层，达到颗粒外表面；反应物从颗粒外表面沿微孔向颗粒内表面扩散；反应物被催化剂颗粒内表面的活性中心吸附；被吸附的反应物在内表面上发生化学反应；产物由内表面上脱附；产物由微孔内向颗粒外表面扩散；产物由外表面穿过气膜层向气流主体扩散。因此，完整的反应包含了颗粒外的气相扩散、颗粒内的气相扩散和表面催化反应过程。而扩散现象的存在必然会对反应速率造成影响。外扩散是纯传质的物理过程，内扩散与表面催化反应是同时进行的，所有又称“内扩散-反应过程”。如仅研究表面反应过程，即排除内、外扩散影响下的催化剂表面与所接触的气体间的反应情况的动力学，则为本征动力学。而将所有扩散影响考虑在内的情况，则为宏观动力学。宏观反应速率不仅和化学反应本征反应速率有关，而且与过程的扩散速率有关。如当外扩散为控制步骤时，反应的宏观速率就仅取决于传质扩散速率。 1、反应速率的表达及反应速率常数间的相互关系对气固相催化反应，反应速率的表达可以用体积反应速率、表面积反应速率或质量反应速率，即反应区可以用不同的基准，相应地化学反应速率常数的基准也有很多。体积反应速率的表达为：dV dF r i i v ±= (1) 式中反应区体积可以指催化剂颗粒床层的堆体积，或者是床层中催化剂颗粒的体积。催化剂床层的堆体积V B 与床层中催化剂颗粒的体积V 、床层中催化剂颗粒的内表面积S 、床层中催化剂颗粒的质量W 存在如下的关系。

气固相催化反应的动力学步骤

气固相催化反应的动力学步骤以气固相催化反应的动力学步骤为标题，本文将从理论和实践两方面介绍气固相催化反应的动力学步骤。一、理论部分 1.催化剂的吸附在气固相催化反应中，催化剂的吸附是反应的第一步。催化剂表面存在各种吸附位，其中最常见的是吸附位和活性位。吸附位是催化剂表面的一个缺陷，其表面结构与晶体结构不同，因此吸附能力较强。活性位则是吸附位上的一些具有活性的物种，如氢原子、羟基、氧原子等。催化剂表面的吸附位和活性位对反应物的吸附和反应至关重要。 2.反应物的吸附反应物吸附在催化剂表面的吸附位和活性位上，通过化学键形成催化剂-反应物复合物，这是反应的第二步。 3.反应反应物在复合物的作用下发生反应，形成产物。反应速率取决于反应物的浓度、催化剂的活性、反应温度等因素。 4.产物的脱附产物脱附是反应的最后一步，当产物与催化剂之间的键断裂时，产

物会从催化剂表面脱离。二、实践部分以催化裂化反应为例，介绍气固相催化反应的动力学步骤。 1.催化剂的选择在催化裂化反应中，催化剂的选择非常重要。催化剂应具有较高的活性和选择性，同时还应具有较高的稳定性和寿命。 2.反应条件的控制催化裂化反应需要适宜的反应温度、反应压力、反应时间等条件。反应温度一般在450-550℃之间，反应压力一般为1-2MPa。 3.反应物的选择催化裂化反应的反应物为长链烷烃，反应物的选择对反应的效果有很大影响。一般来说，碳数较多的长链烷烃反应活性较低，而碳数较少的烷烃反应活性较高。 4.反应机理的研究通过对反应物和产物的分析，可以确定反应的机理和动力学参数，如反应速率常数、反应级数等。这对于优化反应条件、提高反应效率具有重要意义。气固相催化反应的动力学步骤包括催化剂的吸附、反应物的吸附、

催化原理

催化在石油精炼中的应用石油精炼是指由原油、半成品油、天然气、烷烃或醇为原料生产精制石油产品；产物包括汽油、煤油、燃油、液化气、沥青、润滑油、柴油以及残渣等. 石油精炼涉及的催化过程包括：催化裂解（catalytic cracking）催化重整（catalytic reforming）加氢精制（hydrogen refining）加氢裂解（hydrocracking）异构化（isomerization）烷基化(alkylation)，等等；催化剂是一种能够改变化学反应速度，而它本身又不参与最终产物的物质催化作用：加速反应而不影响化学平衡的作用。催化分类：匀相催化---催化剂与反应物同处于一均匀物相中的催化过程；多相催化---发生在两相界面上的反应，催化剂为固体，反应物为气体或液体；酶催化---是生物体内的催化作用，介于均相与非均相催化反应之间的过程；注：如果按作用机理不同，催化剂可分为以下种类：金属催化剂、金属氧化物催化剂、配位（络合）催化剂、酸碱催化剂和多功能催化剂. 催化特点： 1. 催化过程是一个化学过程； 2. 至少一个活性分子与催化剂发生化学作用； 3. 反应速率发生改变（加快或减慢）； 4. 催化剂的化学组成不发生变化。催化剂作用的基本特征 ➢催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应 ➢催化剂只能改变化学反应速度，而不能改变化学平衡的位置 ➢催化剂对反应具有选择性 ➢催化剂具有寿命固体催化剂的组成通常包括三个部分： 1. 活性组分；大多为金属； 2. 载体：常见的是多孔材料，如Al2O3、活性碳,SiO2, ZrO2,等 3. 助剂：少量的金属盐. 助催化剂具体作用：这类物质单独存在时并不呈现所需要的催化活性，但与催化活性组分共存时则可改善后者的催化性能。大致分为： 1）结构型助剂，用于增进活性组分比表面积或提高活性构造稳定性，如氨合成用的铁-氧化钾-氧化铝催化剂中的氧化铝； 2）调变型助剂，可对活性组分的本性起修饰作用，因而改变其比活性，如前述铁－氧化钾－氧化铝催化剂中的氧化钾； 3）毒化型助剂，能使某些引起副反应活性中心中毒，从而提高目的反应的选择性，如在某些用于烃类转化反应的催化剂中，加入少量碱性物质以毒化催化剂中引起炭沉积副反应的中心.

气固相催化反应动力学

第五章气-固相催化反应动力学本章核心内容：介绍了气-固相催化反应的特点、固体催化剂的特征参数和均匀及不均匀吸附等温方程的要点，在此基础上，阐述了不同控制步骤的气-固相催化反应本征动力学方程。本章的重点在于讨论有关固体催化剂的反应-传质 - 传热耦合的宏观过程、宏观动力学方程的建立及求解方法。前已述及，化学反应可分为均相反应和非均相反应两大类。均相反应动力学因无相间传质传热阻力属于本征动力学范畴，而气固两相催化反应存在相间传递阻力，使可测的主体气流温度和浓度与实际反应值不同，为了描述真实的反应速率，进行有效的气固催化反应器设计，从第五章开始，将学习和讨论气固非均相反应动力学及其反应器设计内容。本章从它的机理方程入手，详细讨论气固相催化反应宏观动力学规律。 5-1气-固相催化反应 5-1-1气-固相催化反应概述所谓气固相催化反应是指在反应条件下，在固体催化剂表面上进行的、反应物和产物均呈气态的一类化学反应。例如，氮气和氢气在固体铁催化剂表面上进行的合成反应，二氧化硫在固体钒催化剂表面上转化为三氧化硫的反应，合成气在铜基催化剂表面上进行合成甲醇的反应等等，都属于气固相催化反应。这一类型的催化反应在化工生产中所占的份额相当大，因此气固相催化反应动力学研究及其反应器设计等相关内容成为化学反应工程学的核心内容之一。气固相催化反应的最大特点莫过于固体催化剂表面这个反应平台，它不仅可以改变反应路径、降低反应活化能，加快反应速率。因此，在定义气固相催化反应速率时，离不开固体催化剂表面积 S 这个参变量的引入，即 1 dn i （5-1） r i S dt 固体催化剂表面积是固体催化剂的重要性能参数之一，对于特定的催化剂而言，单位质量催化剂所具有的表面积几乎是一个常量，两者之间具有高度的对应关系，所以在定义气固相催化反应速率时，也常常用固体催化剂质量W 替代式

精细有机合成化学与工艺学_天津大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

精细有机合成化学与工艺学_天津大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年 1.含有有两个或两个以上强吸电基的芳胺属于碱性很弱的芳胺，重氮化时一般需要使用浓硫酸作为无机酸参考答案: 正确 2.在气-固相临氢接触催化胺化氢化中，主要使用铜-鎳催化剂，其中铜主要是催化醇的脱氢生成醛或酮，镍主要是催化烯亚胺的加氢生成胺参考答案: 正确 3.气固相催化氧化需要被氧化物和产物都要有足够的热稳定性参考答案: 正确 4.芳香族亲电取代反应的历程是经过σ络合物中间产物的两步历程，但是σ 络合物的生成并不是控制步骤参考答案: 错误 5.氧酰化反应又叫做酯化反应参考答案: 正确

6.烯烃的硫酸酯化是亲电加成反应历程参考答案: 正确 7.使用三聚氯氰进行N-酰化反应，三个氯均可被取代，且反应速率类似，不易控制反应条件得到一酰化产物参考答案: 错误 8.使用羧酸与酸酐进行的N-酰化反应类似，都是可逆反应参考答案: 错误 9.间异丙基甲苯在进行空气液相氧化时，反应可以选择性的发生在异丙基生成叔碳过氧化氢物参考答案: 正确 10.还原反应也可以指在有机分子中增加氢或减少氧的反应，或者兼而有之的反应参考答案: 正确 11.在使用硫化碱还原间二硝基苯时，可以得到部分还原产物即间硝基苯胺，而铁粉则容易使间二硝基苯发生完全还原，而不易得到间硝基苯胺

参考答案: 正确 12.苯酚是精细化工的基本原料参考答案: 错误 13.芳烃用溴素作为溴化剂进行溴化时，常常向反应液中加入氧化剂，目的是将产生的HBr氧化成Br2而充分利用参考答案: 正确 14.芳环上发生亲电取代反应时，所有第一类取代基都使芳环上电子云密度增大，使芳环活化参考答案: 错误 15.芳烃用稀硝酸硝化时，反应质点是参考答案: NO正离子 16.芳烃氯化生产中要控制原料中的水的含量小于参考答案: 0.04 %

均相反应和非均相反应

均相反应和非均相反应 1. 引言化学反应是物质之间发生变化的过程，根据反应参与物质的相态可以将化学反应分为均相反应和非均相反应。均相反应指的是反应中所有参与物质都处于同一相态，而非均相反应则是指反应中参与物质处于不同的相态。本文将详细介绍均相反应和非均相反应的特点、机理和相关实例。 2. 均相反应均相反应是指在化学反应中，所有参与物质都处于同一相态，通常为气体、液体或溶液。这种类型的化学反应具有以下特点： •速率快：由于所有参与物质都能直接接触到彼此，分子之间的碰撞频率较高，因此均相反应通常具有较快的速率。 •热量传导方便：在均相系统中，热量可以通过传导迅速平衡，从而保持系统温度稳定。 •溶剂起催化作用：在溶液中进行的均相反应，溶剂可以起到催化作用，加速化学反应进程。 •易于控制：由于所有参与物质处于同一相态，均相反应的条件易于控制，有利于实验操作。 2.1 均相反应的机理均相反应的机理主要包括以下几个步骤： 1.反应物的扩散：在均相系统中，反应物分子通过扩散作用互相接近，增加碰撞机会。 2.碰撞与活化：当反应物分子发生碰撞时，必须具备一定的能量以克服活化能垒，使得分子结构发生改变。 3.中间体生成：在反应过程中，可能会生成一些中间体或过渡态，这些物质在后续步骤中进一步转化为产物。 4.产物生成：经过一系列反应步骤后，最终形成产物，并释放出能量。 2.2 均相反应的实例 2.2.1 氧化还原反应氧化还原反应是常见的均相反应类型之一。铁和氧气在高温下发生氧化还原反应： 2Fe + O₂ → 2FeO

在这个反应中，铁和氧气都处于气体相态，反应快速进行。 2.2.2 酸碱中和反应酸碱中和反应也是均相反应的一种。盐酸和氢氧化钠在水溶液中发生中和反应： HCl + NaOH → NaCl + H₂O 在这个反应中，盐酸和氢氧化钠都处于溶液相态，水起到了溶剂催化作用。 3. 非均相反应非均相反应是指在化学反应中，参与物质处于不同的相态，例如气体与固体、液体与固体之间的反应。这种类型的化学反应具有以下特点： •速率较慢：由于参与物质处于不同相态，分子之间的碰撞机会较少，因此非均相反应通常具有较慢的速率。 •传质限制：在非均相系统中，由于参与物质处于不同相态，传质过程可能成为限制因素，影响了反应速率。 •热量传导困难：在非均相系统中，热量传导较慢，温度分布不均匀。 •难以控制：由于参与物质处于不同相态，非均相反应的条件较难控制，对实验操作要求较高。 3.1 非均相反应的机理非均相反应的机理与均相反应有所不同，主要包括以下几个步骤： 1.传质过程：不同相态的参与物质之间通过传质过程使得反应物接触到彼此。 2.表面吸附：当反应物接触到固体表面时，可能会发生吸附作用，形成吸附物种。 3.活化能垒：吸附物种必须具备一定的能量以克服活化能垒，使得分子结构发生改变。 4.产物生成：经过一系列反应步骤后，最终形成产物，并释放出能量。 3.2 非均相反应的实例 3.2.1 催化剂作用下的气体反应在某些气体反应中，催化剂可以起到促进反应速率的作用。氢气和氧气在铂催化剂下发生燃烧反应： 2H₂ + O₂ → 2H₂O 在这个非均相反应中，氢气和氧气分别处于气体相态，而铂催化剂处于固体相态。

催化加氢原理

催化加氢原理加氢反应器是一种加氢精制反应器，通常用来从汽油中除去重质馏分，使油品具有更高的辛烷值，即增加抗爆性，改善发动机燃烧性能。加氢精制反应器的特点是反应过程均匀性高，工艺条件稳定，操作简单易控制，无需搅拌和传热设备，因此加氢精制反应器已经广泛应用于石油化工生产中。如果是均相反应，例如合成氨的合成，就是气固相催化反应。如果是非均相反应，例如合成气的甲烷化反应，就是液液相催化反应。而加氢精制反应器，由于在工艺设计上考虑了两种情况，所以可以同时满足这两种反应模式。在反应器中的气相或液相上进行各种化学反应都属于均相反应。在均相反应中反应物不断地在反应器中转移，反应混合物的温度和浓度都是恒定的。但是均相反应又有其不足之处：在非均相反应中，虽然反应物在反应器中不断地转移，但是反应速率和温度、压力等外界条件是随时间变化的。因此，它与均相反应相比反应速率较慢、温度较低、压力较高。当然还有另外一种形式的非均相反应，即多相反应，即反应过程中反应物分别在反应器的几个部位同时发生反应，例如在沸腾床反应器中发生的反应。反应器内压力较低，适用于低压反应。反应过程中，原料气不参与反应，只起到分离作用，因此压力不高。但是由于反应速率不快，因此对反应器有严格的要求，不仅材质必须耐高压，而且反应器的容积也不能太大。催化加氢反应器

其实在设计催化加氢反应器时，大家都知道应该采用合理的设计方案，合理的设计方案可以避免催化剂过早失活，也可以避免活性较高的脱氢催化剂氧化分解；也可以保证较高的净化效率。但是有很多工厂为了降低能耗，所以会把反应器设计得非常大。大家想一想，既然采用非均相催化反应，那么我们采用的催化剂的粒径应该是非常小的，大概只有纳米级甚至亚微米级。大家可能感觉这样的催化剂怎么可能存在呢？其实现在科技水平越来越先进，人类利用光电子技术将催化剂颗粒做得极小，并将表面包覆，从而达到提升催化活性的目的。

化学反应的催化机制及其应用

化学反应的催化机制及其应用化学反应中，催化机制的研究和探索一直是化学家们不可或缺的课题。催化机制是指通过添加催化剂，促进化学反应发生的一种机制。催化剂可以是化学物质、生物大分子或者无机物质等，可使反应速率提高、选择性增强、反应条件温和化等。本文将探讨化学反应的催化机制及其应用。一、催化作用的基本原理催化是一种促进反应速率、不参加反应本身的化学作用。催化作用的基本原理在于催化剂能够降低反应过程中的活化能，使反应通道发生变化或者被开放。这样可以弱化反应物的化学键，使反应物更容易发生化学反应。如此，催化剂能够提高反应速率和产率，同时保持催化剂自身的稳定性，可以反复地使用。二、催化机制的分类 1.离子催化

离子催化是指在催化反应过程中，催化剂起着催化作用的主要作用成分是离子。这种离子可以是带电的阳离子、阴离子、双离子甚至是分子离子复合体等。离子催化常用于酸性反应和碱性反应中，这种催化方式被称为酸催化、碱催化。典型的离子催化反应包括酸催化醇醛缩合反应、碱催化烯烃加成反应等。 2.金属催化金属催化是指催化剂通过金属原子位置发生改变，以形成亲电或亲核位点来促进反应的一种催化方式。金属催化的反应速率快、产率高、催化剂稳定性高、催化条件温和化等。典型的金属催化反应包括氢化反应、氧化反应和羰基化反应等。 3.生物催化与其它催化作用不同，生物催化是通过生物体内酶的作用发挥催化作用的一种机制。生物催化可定向、专一、高效、可调控和可再生等优点。这种催化方式可以在生物过程中分解或合成化学键。生物催化剂包括多种酶、核酸、蛋白质和肽等。生物催化的反应广泛应用于生物医学和制药领域中，如肝素的合成、生物聚合物的合成、药物代谢及制剂等。

化学反应中的非均相反应及其机理研究

化学反应中的非均相反应及其机理研究化学反应是指化学物质之间发生化学变化的过程，而非均相反应则是其中一种重要的类型。在一个非均相反应中，反应物和反应产物之间的差别较大，有时也伴随着明显的相变。这篇文章将介绍一些非均相反应及其机理研究的相关内容。 1.非均相反应概述非均相反应是化学反应的一种类型，通常发生在两种或多种反应物的不同相之间的界面上，例如在气体与固体、液体与固体等各种不同相之间的交界处。这种反应的主要特点在于，其反应速率取决于物质之间的接触面积。比如，在铁和氧气之间的反应中，铁表面的氧化速率对反应速度有着很大的影响。 2.固体-气体反应固体表面的反应是几乎所有非均相反应的基础。在固体和气体之间的反应中，反应发生在气体分子与固体表面之间的接触界面上。例如，氧气分子与锌表面接触会迅速导致氧化锌的形成。反

应的速率由气态反应物与固体表面之间的接触面积、反应物的分子构型、反应物与表面之间的热力学相容性等因素共同决定。目前广泛的研究表明，固体-气体界面上的非均相反应之一的主要驱动力是固体表面的活性位点和形态。创造具有多孔度的晶体、涂覆纳米颗粒、涂覆催化剂等方法，能够调节表面形态和活性位点浓度，能够有效地提高反应速率、固体表面积和反应速率的限制性因素。 3.液态反应液-液和气-液的反应路径被广泛使用在许多工业应用和环境污染治理中。一些环境重金属元素会从土壤中溶解到地下水和水中。处理这些重金属元素的常规方法是用氧气从液态中滤除它们。在液态反应中，反应物的分子结构和反应环境（例如溶剂和离子浓度）对反应速率有重要的影响。液-液反应通常被认为是缓慢的反应，需要额外的能量才能触发。此类反应在化学药品制造和性质改变的工艺中具有广泛的应用。

化学反应工程第四、五章复习提纲—化工热力学资料文档

第四章分为两部分：一些概念、本征动力学一、一些概念催化分为均相和非均相，本章为气固相的非均相催化。机理：改变反应的途径，过渡络合物生成自由能减少，表达式为：三个的反应体系标准是不一样的气固相催化经历七个步骤：①反应物A 的外扩散②反应物A 的内扩散③④⑤A 在活性中心的吸附、反应生成B 和产物B 的脱附，这三个过程称为表面反应过程，其反应历程决定了该催化反应的本征动力学⑥产物B 的内扩散⑦产物B 的外扩散催化剂的组成：主催化剂、助催化剂、抑制剂、载体几个重要的有关催化剂的几个概念：比表面积、孔容、孔隙率、颗粒密度（其他还有几个后面没见应用就不管了，不过这几个一定要清楚）催化剂粒度：体积当量直径、外表面当量直径、比表面积当量直径、形状系数。二、气固催化反应的本征动力学步骤有三：吸、脱附，反应 1、化学吸附（脱附）过程（化学吸附常为单层吸附或不满一层）：质量作用定律给出：由于上述实际应用困难，于是有了简化的模型：理想吸附模型（朗格缪尔模型）、真实吸附模型（焦姆金、弗鲁德里希模型）本章只讨论理想型的，朗格缪尔模型假设：表面能量均匀，吸\脱附活化能与表面吸附度无关，被吸附分子间无作用力，单分子层，由此可知，吸附热一定，吸附率和空位率表达简单。吸附速率：r a = k a p A θV = k a p A (1－θA ) 脱附速率：r d = k d θA k a －吸附速率常数；k d －脱附速率常数同时需要明白平衡时，单组份、多组分、发生解离，吸附等温式是怎么模样的。 2、表面化学反应过程 3.本征动力学（反应+吸、脱附）简化假定：定态近似+速率控制步骤吸附控制过程、表面反应过程控制、解吸过程控制具体表达式归纳：请详细理解P118页的6点归纳。补充：若反应物中有组分未被吸附，那么是如何表达的。 4、本征动力学的实验测定：分为消除内扩散影响和消除外扩散影响。 dt dn V r A S 1A -=-dt dn m r A S 1A -=-dt dn S r A V 1A -=-[]a a A r k p σ=[]d d r k A σ=0a E RT a a k k e -=0d E RT d d k k e -=n （吸附项））（动力学项）（推动力反应速率=

非均相反应动力学.

第五章非均相反应动力学 5.1 气—固催化反应的本征动力学 5.1-1 固体催化剂的一般情况： 1.催化剂的性能要求：工业催化剂所必备的四个主要条件：活性好.选择性高.寿命长.机械强度高. 活性适中，温度过高，就会造成“飞温”。 2.催化剂的类别：催化剂一般包括金属（良导体）.金属氧化物.硫化物（半导体）以及盐类或酸性催化剂等几种类型。活性组分分布在大表面积，多孔的载体上。载体：活性炭、硅藻土、分子筛、32O Al 等。要有一定的强度。 3.催化剂的制法： 1）混合法。 2）浸渍法。 3）沉淀法或共沉淀法。 4）共凝胶法。 5）喷涂法或滚涂法。 6）溶蚀法。 7）热溶法。 8）热解法等。 5.1-2 固体催化剂的物理特性： 1.物理吸附和化学吸附物理吸附——范德华力化学吸附——化学键力 2.吸附等温线方程式吸附和脱附达平衡时，吸附量与压力有一定的关系，这种关系曲线。 1）langmuir 吸附假定：1）均匀表面。 2）单分子吸附。 3）吸附分子间无作用力。 4）吸附机理相同。覆盖度θ：固体表面被吸附分子覆盖的分率。 σ σ A A a k d k −→−−−−←+ 吸附速率 )1(A A a a P k r θ-= 脱附速率 A d d k r θ= 平衡时，则d a r r =

A A A A A P K P K += 1θ —吸附平衡常数 —d a A k k K = 若A A A A A P K P K =<<θ则 1 对于离解吸附 2 /12 /12 2 2/1)(1)()1(22A A A A A A d d A A a a P K P K k r P k r A A a k k +==-=+−→−−−−←θθθσ σ α 多分子吸附： ∑+= i i i i i i p k p k 1θ 2）Freundlick 型 ⎩⎨⎧=>=+===-n d a n A A B A d d A A a a k k b n n bP k r P k r /1/1)/(1βαθθθα 3）Temkin ⎩⎨⎧=+== ==-d a A A h d d g A a a k k a g h f aP f e k r e P k r A A /)ln(1 θθθ 2)、3)属偏离理想吸附。实际吸附原因：表面不均匀、吸附分子间的相互作用。 4）BET 方程 00)1(1)(CP V P c C V P P V P m m -+ =- 可以利用此式测cat 比表面积. 3.催化剂的物理结构指比表面积、孔结构。 1）比表面，按BET 法测。斜率＋截距1= m V W V A N V S m m g 0=

催化作用基础第四章气固多相催化反应动力学基础(Word)

第四章气固多相催化反应动力学基础在这一章，我们将讨论气固多相催化反应动力学. 具体来说，是考察气固多相催化反应中是哪些因素影响以及如何影响反应速率的，反应的机理如何. 这里介绍的都是十分基础的理论。研究气固多相反应动力学，从实用角度说，在于为工业催化过程确定最佳生产条件，为反应器的设计打基础；从理论上说，是为认识催化反应机理及催化剂的特性提供依据. 催化动力学参量不仅是机理证明的必要条件也是催化剂化学特性的重要量度．这些参量是现有催化剂改进以及新型催化剂设计的依据．比如，速率常数可用以比较催化剂的活性，活化能可用以判断活性中心的异同，指前因子可用以求取活性中心的数目，等等．这些都是化学动力学研究在催化理论上的价值体现．气固多相催化反应的完成包括以下步骤：反应物自气流的主体穿过催化剂颗粒外表面上的气膜扩散到催化剂颗粒外表面（外扩散）；反应物自外表面向孔内表面扩散（内扩散）；反应物在内表面上吸附形成表面物种（吸附）；表面物种反应形成吸附态产物（表面反应）；吸附态产物脱附，然后沿与上述相反的过程，直到进人气流主体．其中的吸附、脱附和表面反应为表面化学过程，而外扩散与孔内的扩散是传质过程．气固多相催化反应的动力学具有以下两个特点：反应是在催化剂表面上进行，所以反应速率与反应物的表面浓度或覆盖度有关．由于反应包括多个步骤，因而反应动力学就比较复杂，常常受吸附与脱附的影响，使得总反应动力学带有吸附或脱附动力学的特征．有时还会受到内扩散的影响. 本章的前一部分讨论扩散很快，这时扩散对过程的总反应速率不产生影响，即反应速率由吸附、脱附和表面反应决定．本章的后一部分讨论传质对过程总速率有影响的情况．