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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 催化 » 催化反应 » 【求助】关于反应气体流量的选择（外扩散的影响）
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haochongzi

银虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by risunspring at 2009-11-21 20:00:
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。
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云淡风轻了~
11楼2009-11-22 10:31:50
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triumph_w

金虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
haochongzi(金币+10,VIP+0):感谢！！ 11-22 20:03
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 ]
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12楼2009-11-22 15:35:35
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triumph_w

金虫 (正式写手)
（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。
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13楼2009-11-22 15:39:44
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haochongzi

银虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by triumph_w at 2009-11-22 15:35:
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 ...

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 ]
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云淡风轻了~
14楼2009-11-22 20:14:32
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triumph_w

金虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★
haochongzi(金币+6,VIP+0):这次明白了，万分感谢！ 11-23 11:07
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 ]
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15楼2009-11-22 20:49:45
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Bluesea2552

铜虫 (初入文坛)
★ ★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
nxl5096224(金币+2,VIP+0):谢谢~ 11-26 14:27
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
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16楼2009-11-23 21:44:15
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Bluesea2552

铜虫 (初入文坛)
sorry，上面有笔误。第三行“因为反应物”改为“但是反应物”。
抱歉
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17楼2009-11-23 21:50:04
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haochongzi

银虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by Bluesea2552 at 2009-11-23 21:44:
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 ...

多谢多谢
大多数人还是比较承认这种 空速不变的方法
多谢你对于稀释气体的解释。看来，我需要做纯气体的，测试一下最低流速

可惜金币没了
管理员能再扣除五颗金币吗？
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云淡风轻了~
18楼2009-11-24 10:12:03
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