【求助】关于反应气体流量的选择（外扩散的影响）
再催化方面，我是个新手，但也读了很多文献和相关书籍。
有以下几点疑问，恳请大家帮忙解答。多谢多谢！
我的实验大概是这样的
催化剂是粉末状炭（碳管或者活性炭之类），颗粒很小大概几十微米到上百微米，用的是石英管反应床 内径10mm.（这样对于内径/催化剂粒径=6~12.的说法，我的已经不符合了...）
我的问题： 关于做评价试验和动力学试验
搜了很多以前的帖子，说如果只做评价试验就不需要考虑内外扩散影响了。
关于内扩散，我想我的颗粒很小，是不是可以不用考虑了 ？
关于外扩散，很多人给出方法：（见下面）
我想采用第三种方法。
我可不可以这样，采用50mg 催化剂， 10ml 反应气体+ N2(稀释气）。通过增加N2来改变线速度。然后对于不同的总流量得出一条转化率曲线，如果有最高点，那么就取最高点下一个点的总流量。
解释： 因为催化剂的量很少，所以，我想用低流量的反应气体。只是，我有担心 流量太低通不过床层，产生外扩散限制。所以，我想添加惰性气体，只是不知道流量该如何确定。
第一个：每次实验的催化剂体积与原料的体积流速的比之保持一定。相比而言第二种方法较为可行，在反应器中先后放不同重量的催化剂（W1及W2），然后在同一温度下改变流量FA0，测定转化率XA，若两者的数据按XA-W/FA0作图能较好的落在同一曲线上，则可以确定不存在外扩散的影响。
第二个：ill [15] provides a method for determining mass transfer limitations in heterogeneous catalytic reactors. By simultaneously varying the catalyst weight and molar flow rate, a constant reactor space time is maintained while linear velocity is varied. A plot of conversion versus linear velocity should yield a horizontal line if external mass transfer is not limiting. Should mass transfer limitations exist, conversion is expected to increase as the linear velocity increases due to a decrease in boundary layer thickness。
第三个：催化剂量不变。 从低空速到高空速 采集一系列的点（转化率）做一条曲线，看是否存在一个最高点，那么左边就是外扩散控制区，空速要从右面选。
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恩，是的。多谢。我本以为是不是可以参考文献数据就可以了
加入惰性气体后 你的反应原料气浓度就会变化吧 这样测出来的转化率应该是不一样的。自己的一点拙见，欢迎探讨。
对，浓度确实是变稀释了
但是那个反映气体的线速度还是一样的。为什么转化率就会改变呢
加入 用10ml/min的纯反应气体 和 10ml/min的惰性气体+10ml/min的反映气体相比，理论上应该是转化率是不变的啊
我的考虑是，尽量用低速率的反应气体（安全考虑。。。）加惰性气体稀释，以提高总体的流速，这样比较容易通过床层吧。
上面luoyuan08 给出的那么一大篇帖子可能是教科书上给出的经典的方法。关于如何判断内外扩散，最好还是去查《化学反应工程》这本书，这本书上有详细的讲解，需要配合着《化工原理》关于扩散一节的内容看，理解会更深刻一些。
由于学过去已经差不多有10年了，我现在记得不是很详细，下面我谈一点自己的看法，以供参考。
（1）为什么存在外扩散？在《化工原理》上，讲“气体扩散”这一章的时候，有这样一个模型，就是外面包了一定厚度的气体膜，膜内的气体处于近乎停滞状态，气体要想反应，必须穿透这层膜方可到达催化剂的表面，这个过程就叫外扩散。显然，膜的厚度跟气体的线速度有关，线速度越大，膜就越薄，扩散的阻力也就越小。因此，改变气体线速度时，如果反应加快，那么就说明现在还处于外扩散的控制区域。在这里，需要指出的是，“反应加快”用转化率去衡量恐怕欠妥。当线速度提高的时候，转化率必须降低是必然的，即使处于外扩散区域。我认为还是用TON算比较好，拿进料量乘以转化率来比例有没有最大值。当过了外扩散控制区域时，继续增大线速度，应该是TON不再发生变化。
至于添加稀释气的方法，事实上也改变了反应条件，比如气体的分压，相应地动力学反应速率的表达式也发生了变化。因此，这种方法个人觉得不行。
[ Last edited by triumph_w on 2009-11-22 at 15:44 ]，
（2）内扩散的控制的判断，典型的方法是减小催化剂的粒径，判断反应速度是否加快。判断内扩散做起来要比外扩散难许多，在我看来，我们平常用的催化剂只要不是压制成型的，或者是微小孔道内发生的反应，内扩散基本上不用考虑。减小催化剂的粒烃的方法可能是用于大规模工业化生产时使用。
你说的 TON是这个定义吗？（我不是化工出身，缺乏很多化工，催化 基础知识，惭愧！！）
TON=底物用量/催化剂用量,表示催化剂可以周转的最大圈数.
假如 我用纯甲烷作为反映气，以不同流速Ｆ对相应的催化剂量ｍ（保证空速不变）做一组反应。如你所说，然后用不同流速F1.。。。Fn 分别乘以相应的转化率X1...Xn ＝TON，然后看TON是不是一样的.如果恒定的，说明不再外扩散控制区了，是这个意思吗？
还是说，催化剂量是不变的，单纯的改变反应气体流量，然后再算TON
ＰＳ：这里的TON怎么跟定义中的不一样呢？
[ Last edited by haochongzi on 2009-11-22 at 20:15 ]
TON是指turnover numbers，指的是反应数目，说的是单位时间内的反应次数，如果除以活性中心的数目就得到TOF，称为turnover frequency。
TON这样计算，由你的气体的流量，可以计算了单位时间内进入了多少个甲烷分子，拿甲烷的分子数再乘以你的甲烷转化率，就得到了TON。如果没有了外扩散，这个数值应该是不变的，我的理解就是这样。也就是说如果消除外扩散后，流量增加了N倍，转化率应该变为原来的N分之一，因为这已经达到了催化剂处理能力的最大限度。
催化剂量是不变的，单纯的改变反应气体流量，然后再算TON，很正确，就是这样。催化剂的量不变，单纯改变气体流量。
[ Last edited by triumph_w on 2009-11-22 at 20:51 ]
保持空速不变，变化催化剂体积与进料流量是正解；
保持催化剂不变，进料不变，增加稀释气体以达到增加线速度的目的不妥，因为虽然催化剂上液膜层（借用一下概念）变薄了，因为反应物分压变化了，严格说不好。
记得当年老师特别提到过这一点。
供参考