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       填充床催化反應(yīng)器是最有經(jīng)濟(jì)意義的，而且是組成化學(xué)工業(yè)的支柱。氨的合成、硫酸生產(chǎn)和石油煉制是采用填充床催化反應(yīng)器的三個(gè)大噸位的生產(chǎn)過程。此外，例如在石油化工中還可以找到產(chǎn)量較少而產(chǎn)品價(jià)值高的許多填充床催化反應(yīng)器。

       當(dāng)然，由于催化劑填充物的存在，對(duì)在催化劑表面上進(jìn)行的反應(yīng)是極其重要的。實(shí)際測(cè)得的反應(yīng)速度取決于表面的性質(zhì)、反應(yīng)器內(nèi)存在著的表面的大小、以及分子到達(dá)和離開表面的能力。

       表面的性質(zhì)不論其是否都能起化作用，它不屬于我們所討論的范圍。這是物理化學(xué)的領(lǐng)域，在這方面已經(jīng)做了而且正在做大量的工作。必須指出的是：至今這種工作的進(jìn)展要用以預(yù)計(jì)催化劑的活性仍然受到限制，但用以預(yù)示催化劑活性的總的趨向是可能的。催化劑通常是借助嘗試誤差來發(fā)現(xiàn)的，而現(xiàn)在可以有相當(dāng)準(zhǔn)的設(shè)想來指明取得成功的方向。催化劑表面很容易被少量有毒物質(zhì)使之“中毒”。同樣催化劑的活性通常也可以采用比較適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ枰愿倪M(jìn)，例如用水蒸汽處理催化劑的方法可以改變硅鋁催化劑的活性。

       關(guān)于催化劑的大多數(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室研究是在如鉑、汞等平表面上進(jìn)行的，因而實(shí)際測(cè)得的反應(yīng)速度自然是對(duì)單位面積催化劑而言的。另ー方面，工業(yè)催化劑常常是在多孔物質(zhì)上制成的（催化劑有時(shí)制備成粒狀。更常見的是催化劑制備成矮圓柱形，大小在一毫米至一厘米或更大些，并在用作藥丸相同的機(jī)器內(nèi)把粉狀催化劑壓制而成。目的是得到最大的孔隙并且具有真好的強(qiáng)度），因?yàn)檫@樣可使每單位反應(yīng)器容積得到大量的活性面積。由于催化劑顆粒的有效內(nèi)表面積未必能精確地測(cè)定（它與外表面積不同），所以通常最適宜用單位質(zhì)量的催化劑來表示反應(yīng)速度。當(dāng)采用這種表示方法時(shí)，顯然反應(yīng)速度取決于顆粒的微孔性質(zhì)，因此同樣的催化劑，當(dāng)采用兩種不同的方法從粉末制成同一種規(guī)格的顆粒時(shí)，可以得到兩種完全不同的反應(yīng)速度。內(nèi)表面積通?？梢圆捎帽砻婊瘜W(xué)的吸附技術(shù)來測(cè)定。這個(gè)表觀有效面積的效率取決于另外的一些因素。

       正如反應(yīng)速度取決于催化劑微孔性質(zhì)一樣，單位質(zhì)量的反應(yīng)速度也是反應(yīng)物濃度和溫度的某種函數(shù)，但這個(gè)函數(shù)關(guān)系也許不像沒有催化作用的反應(yīng)那樣簡(jiǎn)單。在催化作用進(jìn)行之前，反應(yīng)物必須擴(kuò)散通過微孔，也可能是擴(kuò)散成為速度控制過程，或者是反應(yīng)和擴(kuò)散兩者幾乎有同樣的影響。如果是反應(yīng)速度控制，就同在較低的溫度范圍傾向于發(fā)生的那樣，濃度和溫度的影響將是那種化學(xué)反應(yīng)為特征。相反地，如果是擴(kuò)散速度控制，傾向于發(fā)生在較高的溫度范圍，濃度和溫度的影響將是以擴(kuò)散為特征。在過渡區(qū)域，反應(yīng)和擴(kuò)散兩者都影響總的速度，這時(shí)溫度和濃度的影響更為復(fù)雜。

       在較低溫度范圍內(nèi)表面化學(xué)反應(yīng)有限制反應(yīng)速度的傾向，而在較高溫度范圍內(nèi)，擴(kuò)散限制反應(yīng)速度，其原因是化學(xué)反應(yīng)的溫度系數(shù)通常比擴(kuò)散的溫度系數(shù)大得多。在低溫時(shí)，隨著溫度的增加，在表面上化學(xué)反應(yīng)加速，因而總速度也迅速增加，但是最后，在較高溫度時(shí)擴(kuò)散過程不能足夠快地供給反應(yīng)所需的反應(yīng)物（或者是移去產(chǎn)物），于是總速度隨溫度的增加而較緩慢地增加。

       這里將更進(jìn)一步敘述兩種觀點(diǎn)。首先，催化劑的效率在于提供降低反應(yīng)活化能的途徑的能力（甚至花費(fèi)低得多的碰撞數(shù)）。其次，擴(kuò)散和反應(yīng)之間的相互影響意味著需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)地分析。