受內(nèi)擴(kuò)散影響的反應(yīng)速率方程內(nèi)的實(shí)際反應(yīng)速率與按外表面的反應(yīng)物濃度CA和催化劑內(nèi)表面積S算得到的理論反應(yīng)速率之比，對(duì)此進(jìn)行定量說明。Ksf(C)ds(4-121)式中，K為表面反應(yīng)速率常數(shù)，單位視反應(yīng)級(jí)數(shù)而定;f(C.)為顆粒外表面反應(yīng)物A濃7 Ksf(C)S度C的函數(shù)，∫(C)為顆粒內(nèi)A實(shí)際濃度的C的函數(shù);S為單位床層體積催化劑的內(nèi)表面積若反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，則上式中f(C)＝CN-C，故內(nèi)擴(kuò)散控制的速度方程為:(4-122)rA＝KsS(CA，一C)7值可通過試驗(yàn)測(cè)定，也可計(jì)算求得。試驗(yàn)測(cè)定的方法是首先測(cè)得顆粒物的實(shí)際反應(yīng)速率，然后將顆粒逐級(jí)壓碎，使其內(nèi)表面轉(zhuǎn)變?yōu)橥獗砻?，在相同條件下分別測(cè)定反應(yīng)速率，直至反應(yīng)速率不再變，這時(shí)的速率即為消除了內(nèi)擴(kuò)散影響的反應(yīng)速率，則7＝r/rs計(jì)算法是通過建立或求解催化劑顆粒內(nèi)部的物料衡算式、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程和熱量衡算式，得到顆粒內(nèi)部為等溫或非等溫時(shí)的催化劑有效系數(shù)n計(jì)算公式。如等溫時(shí)，催化一級(jí)不可逆反應(yīng)的球形催化劑的計(jì)算式為(4-123)引Lan(ns)K, C(4-124)內(nèi)＝RD式中，為球形催化劑的齊勒模數(shù);R為催化劑的特性長(zhǎng)度，即球形顆粒半徑，m;Ky為反應(yīng)速率常數(shù);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(nèi)有效擴(kuò)散系數(shù)，m2/h;n為反應(yīng)級(jí)數(shù)如把特性長(zhǎng)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(shù)為:Ku Ca(4-125)A V D式中，對(duì)于球形催化劑V/A2＝R/3，故＝1/39，不規(guī)則形狀顆粒V/A＝dn/6;dp為非球形顆粒的相當(dāng)直徑，m;為外表面的有效表面積系數(shù)，球形為1，無定形為0.91球形、片狀和長(zhǎng)圓柱體催化劑上進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)時(shí)的η和中s的關(guān)系見表4-17表4-17不同形狀催化劑的有效系數(shù)fa菜形片長(zhǎng)性體球形薄片長(zhǎng)圓柱體由表中數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)值很小時(shí)，7＝1，這是因?yàn)橹敌r(shí)，表示催化劑顆粒很小Kx/Da很小，說明化學(xué)反應(yīng)速率慢，內(nèi)擴(kuò)散速度快，此時(shí)內(nèi)擴(kuò)散對(duì)反應(yīng)速度無影響