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催化劑有效系數n計算公式。如等溫時,催化一級不可逆反應的球形催化劑的計算式為(4-123)引Lan(ns)K, C(4-124)內=RD式中,為球形催化劑的齊勒模數;R為催化劑的特性長度,即球形顆粒半徑,m;Ky為反應速率常數;C為組分在催化劑外表面處的濃度,kmol/m2;D為催化劑顆粒內有效擴散系數,m2/h;n為反應級數如把特性長度定義為催化劑顆粒的體積V2和其外表面積A之比,則任意形狀催化劑的齊勒模數為:Ku Ca(4-125)A V D式中,對于球形催化劑V/A2=R/3,故=1/39,不規則形狀顆粒V/A=dn/6;dp為非球形顆粒的相當直徑,m;為外表面的有效表面積系數,球形為1,無定形為 球形、片狀和長圓柱體催化劑上進行一級不可逆反應時的η和中s的關系見表4-17表4-17不同形狀催化劑的有效系數fa菜形片長性體球形薄片長圓柱體由表中數據可以看出,當值很小時,7=1,這是因為值小時,表示催化劑顆粒很小Kx/Da很小,說明化學反應速率慢,內擴散速度快,此時內擴散對反應速度無影響,故≈1,反之,當大時,表示催化劑顆粒大,Ky/Da大,說明化學反應速率快,內擴散的影響不容忽提,此時7遠小于1,如ン3,則=1/在催化劑顆粒內都等溫的情況下,對于大多數氣固催化反度,可用一個簡單的標準來判斷內了散的影即當RKND1或RD時,內擴散的影響可以忽略不計。又由于K不易測得,此判斷式又常以實測的反應速率表示,即R<1(4-127)
C此時,內擴散可以忽略工業顆粒催化劑的7值一般為 ~08外擴散控制的速率方程如圖428所示,此時為外擴散控制,對于一級不可逆反應有ra=K,.(C-C(4-128)式中,K。為以濃度差為推動力的外擴散吸收系數,m/h;S.為單位體積催化床層中顆粒的外表面,m/m催化反應器及其設計