受內(nèi)擴散影響的反應(yīng)速率方程內(nèi)的實際反應(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，對此進行定量說明。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)為一級反應(yīng)，則上式中f(C)＝CN-C，故內(nèi)擴散控制的速度方程為:(4-122)rA＝KsS(CA，一C)7值可通過試驗測定，也可計算求得。試驗測定的方法是首先測得顆粒物的實際反應(yīng)速率，然后將顆粒逐級壓碎，使其內(nèi)表面轉(zhuǎn)變?yōu)橥獗砻妫谙嗤瑮l件下分別測定反應(yīng)速率，直至反應(yīng)速率不再變，這時的速率即為消除了內(nèi)擴散影響的反應(yīng)速率，則7＝r/rs計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的催化劑有效系數(shù)n計算公式。如等溫時，催化一級不可逆反應(yīng)的球形催化劑的計算式為(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)有效擴散系數(shù)，m2/h;n為反應(yīng)級數(shù)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(shù)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(guī)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(shù)，球形為1，無定形為0.91球形、片狀和長圓柱體催化劑上進行一級不可逆反應(yīng)時的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菜形片長性體球形薄片長圓柱體由表中數(shù)據(jù)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(xué)反應(yīng)速率慢，內(nèi)擴散速度快，此時內(nèi)擴散對反應(yīng)速度無影響