流体在床层中的流动状态可分为滞流和湍流。
在大多数工业催化反应器中,流体均处于
湍流状态。
流体虽然是沿着反应器轴向移动,但是从局部来看,则是由许多分子作旋涡式运动。
流体的总体称为流体体相。
物质从流体体相到与催化剂活性表面相接触,还必须经历从流体体相向催化剂表面的运动过程。
由于表面反应在不断消耗反应物,造成流体体相和催化剂表面的浓度差,成为反应物分子从流体体相通过附着于流体—固体催化剂边界的静止膜达到催化剂外表面的动力;穿过催化剂外表面后,反应物分子就进入催化剂孔眩内部。
这是一种浓度差造成的扩散过程,前者的运动过程称为外扩散过程,后者称为内扩散过程。
多相催化反应是在催化剂表面上进行的,即至少应有一种反应物分子在催化剂表面上发生化学吸附成为吸附物种,才能发生反应。
多相催化反应过程大体包括以下步骤:
(I)反应物分子从反应器内流体体相向固体催化剂外表面扩散,称为外扩散。
(2)反应物分子从催化齐I外表面沿着微孔方向朝催化剂内表面扩散,称为内扩散。
(3)至少应有一种或同时有几种反应物分子在催化剂表面上发生化学吸附。
(4)被吸附的相邻活化分子或原子之间进行化学反应,或吸附在催化剂表面的活化分子与流体中的反应物分子之问发生反应,生成吸附态产物,这一步称为表面反应。
(5)吸附态产物从催化剂表面脱附。
(6)吸附态产物从催化剂内表面扩散到外表面。
(7)吸附态产物从催化剂外表面扩散到反应流体体相中。
其中(1)、(2)、(6)、(7)步骤是传质过程,属于物理过程
了吸附活化、表面反应等过程,属于化学过程。