活性位为微孔晶体的多孔催化剂颗粒的反应扩散多区域模型

项目名称： 活性位为微孔晶体的多孔催化剂颗粒的反应扩散多区域模型

项目编号： No.21406217

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 李华

作者单位： 中国科学院大连化学物理研究所

项目金额： 25万元

中文摘要： 深入理解催化剂颗粒内部的反应扩散规律有助于催化剂颗粒的优化设计和反应器工艺的改进。对于由微孔隙晶体小颗粒（活性中心）构成的具有多孔隙结构的催化剂颗粒，颗粒内微孔隙晶体的大小、分布和含量的不同，将导致颗粒内部的扩散阻力和反应速率的不同，从而影响整个颗粒的催化性能。由于着眼尺度等的不同，催化剂颗粒传统的连续性模型和三维（随机）网络模型在这方面的应用并不具有优势。本项目将基于多尺度思想，建立具有理论连续性的催化剂颗粒的多区域模型，使该模型能够揭示颗粒内微孔隙晶体的大小、分布和含量对催化性能的影响。针对模型中的多组分耦合的偏微分方程组，采用有限元法离散其空间算符得到常微分方程组，并根据无矩阵法原理求解耦合的常微分方程组，得到各组分的浓度场（压力场）随时间的演化过程。针对颗粒内部微孔隙扩散与介孔隙/大孔隙扩散存在的多尺度现象，采用准定态近似假设开发对应的数值方法以提升求解效率。

中文关键词： 多区域模型；多尺度；反应扩散；多孔催化剂颗粒；

英文摘要： Deep understanding the principle under the reaction-diffusion processes within a catalyst particle is of great significance in catalyst design and operation optimization of chemical reactors. The performance of a single multi-porous catalyst particle form

英文关键词： Multi-Region Model；Multi-Scale；Reaction-Diffusion；Porous Catalyst Particle；