化学工业中用于非均相催化过程的最常见的反应器之一是填充床反应器，这种类型的反应器用于合成以及废水处理和催化燃烧。 此模型用于计算在颗粒周围流动的反应器气体的浓度分布，还使用额外维度 来模拟每个多孔催化颗粒内的浓度分布。在 COMSOL 5.0 中引入的反应颗粒床 特征中内置了额外维度。 反应器由填充有催化剂颗粒的圆柱壳组成。这些颗粒可以包含在管道或通道等支撑结构内，也可以填充在反应器的一个隔室中。 此模型提供一种方法，研究填充床反应器及其他非均相反应器中宏观和微观质量平衡的耦合。模型计算了三维填充床反应器以及每个催化剂颗粒中反应物质的浓度分布。

透析是一种广泛使用的化学物质分离方法。其中一个示例是血液透析，用作肾衰竭患者的人工肾。在透析中，基于分子大小和溶解度的差异，只允许特定组分通过膜扩散。 “膜透析”App 模拟降低流体中污染物浓度的过程。装置由中空纤维透析器制成，中空纤维壁用作去除污染物的透析膜。 该 App 的结果有助于选择膜材料、纤维尺寸和操作条件。

使用多孔介质反应流 多物理场接口，大大简化了填充床反应器、整体式反应器以及其他多相催化反应器的建模。该接口定义了多孔介质流化学物质的扩散、对流、迁移和反应，无需设置单独的接口并将其耦合，接口自动将模拟多相催化以及多孔介质流和稀/浓化学物质传递所需的所有耦合及物理场接口相结合。 由于该多物理场接口还包含用于层流和湍流的类似接口，因此您可以切换或定义与其他类型流动模型的新耦合，而不必为相关的物理现象重新定义或设置新接口。在“设置”窗口中，您可以选择要模拟的流动类型以及化学物质传递，而不会丢失任何已定义的材料属性或反应动力学。这意味着，您可以在一个反应器中比较自由介质和多孔介质中的不同反应器结构或模型流动，即使这两种流态连续出现亦是如此。

光催化剂和生物传感器等常发生包含吸附-反应-解吸步骤的表面反应，生物传感器中的流动池包含微柱阵列，用于吸附水溶液中的抗原等物质，可以在传感器中检测到与表面覆盖度成比例的信号，例如，通过化学发光的方法检测。 此演示 App 包含带活性表面的流动池，支持用户更改传感器的设计参数，如柱直径、栅格间距和入口速度，并查看这些参数对检测结果的影响。

这一系列模型演示了如何对选择性氧化氮还原反应建模，当废气流经机动车辆排气系统中的整体式反应器管道时会发生这一还原反应。仿真目的是确定反应中用作还原剂的反应物 NH3 的最佳剂量。 模型执行了三种不同的分析： 动力学分析：案例分析了整体式反应器单管道中的选择性还原反应，其中使用平推流反应器类型通过“反应工程”接口分析反应动力学。 详细的过程建模：利用之前模型中确定的 NH3 的最佳剂量作为初始条件，在三维空间建模，因而可以给出更为精确的空间分布结果。 热应力分析：研究由化学反应释放的热量引起的整体单元中的热梯度，其中使用了“结构力学模块”以及之前求解的三维模型。

该 App 提供三维微通道系统中的压力驱动流和电泳的示例。研究人员经常使用与此模型中的装置类似的装置作为生物芯片中的电动进样器，从而获得解离酸和盐的明确定义的样品体积，并输送这些体积。 通过样品和缓冲溶液的压力驱动流动实现聚集，从而将样品限定在聚集通道中。达到稳态后，关闭压力驱动流，并沿流道施加电场。 电场驱使与聚集通道成直角的聚集区中的解离样品离子通过注入通道。此问题在时域求解。 此模型需要“化学反应工程模块”和“CFD 模块”或“微流体模块”。

化学气相沉积 (CVD) 支持薄膜通过吸附在表面并发生反应的分子和分子碎片在基底上生成。本例演示这种 CVD 反应器的建模，其中三乙基镓首先分解，反应产物与砷化氢 (AsH3) 一起吸附在基底并发生反应，生成砷化镓层。 CVD 系统通过动量平衡 ...

本教学案例将热方程和质量输运方程与层流相耦合，来模拟平行板反应器中的放热反应，其中举例说明了如何使用 COMSOL Multiphysics 中的预定义物理场接口系统地建立和求解越来越复杂的模型。

在烃加工中，我们通常会观察到固体催化剂表面上的碳沉积，这一过程存在的一个问题是碳沉积物会影响催化剂的活性，并阻碍气体流过催化剂床。 本例研究甲烷在催化剂作用下产生热分解，生成氢和固体碳的过程。首先通过理想反应器模型中的“反应工程”接口研究对催化剂活性的影响，然后将模型扩展为空间和时间相关模型，分析碳沉积引起的孔隙率衰减。

在燃料电池发电机中，电池堆所需的氢通常产生自蒸汽重整器单元。 本案例演示了蒸汽重整器的建模，重整化学反应发生在多孔催化床中，其中通过加热管供给能量来驱动吸热反应系统，反应器封闭在绝缘夹套中。 模型中使用了“化学反应工程模块”中的预置的建模接口，轻松地建立用于描述此系统的质量、能量和动量方程的紧密耦合系统。