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[交流]
[请教]关于催化剂评价的微分反应器和积分反应器
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| 由于是半路出家，很多化工基础的东西都没学过，不懂。现在做催化，经常会遇到微分反应器，积分反应器及本征实验等一些概念，不是很了解。请各位指点一下，具体说说它们的定义及各种条件。另外，那本书或哪门课对这方面讲的多些？也请推荐一下，想再系统学习一下，谢谢了！ |
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 环境催化 |
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njut007
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2楼2007-09-27 08:44:34
daiqiguang
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physchemboy(金币+2,VIP+0):号召大家多向老戴学习：）
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微分反应器;differential reactor;无梯度反应器 反应物系连续流过反应器后，其组成无明显的变化，即反应器内流体相中无浓度梯度，此种反应器称为微分反应器。由于物系组成无明显的变化，反应热效应很小，若不计入热损失，微分反应器内流体相中也不存在温度梯度，因此，微分反应器又称为无梯度反应器。当反应物系以高空间速度连续流过微分反应器而不循环时，称为直流微分反应器。当反应物系借助于循环泵或热虹吸作用在微分反应器外循环时，称为外循环微分反应器。当反应物系借助于安装在微分反应器体内的循环泵而循环流动时，称为内循环微分反应器。实验室研究固体催化剂使用的流动型固定床管式反应器也称微分反应器。通常包括单纯流动法和循环流动法两种形式。催化剂装填量小，转化率低(<10％)，特点是床层内没有浓度梯度和温度梯度；催化剂床层内可认为组分浓度恒定，反应速度不变。 分反应器;integral reactor 指实验室研究固体催化剂使用的一种流动体系的固定床型管式反应器。主要用于单程转化率高(>25％)的催化反应评价，特点是床层首尾两端反应速度变化比较大，沿床层的轴向与径向都存在明显的浓度梯度和温度梯度。转化达稳态时，过程的反应速度是沿床高各部位反应速度的积分结果。积分反应器结构简单，实验方便，用于评价催化剂活性和测定动力学数据。对热效应较大的体系，数据精确性较差。 本征实验 为研究物质的性质、用途和制备，用化学分析或仪器分析的方法对试样进行成分和结构分析的一系列试验。一般包括如下内容：进行定性分析，确定该化合物的元素组成；定量测定各元素的含量，推定最简式；测定该化合物的分子量；确定官能团及其在分子中的位置并推断其结构；转化已知结构的衍生物；设计合成方法制得化合物以证明推断的合理性。 表征物料成分和结构用的一系列分析试验方法。本征试验可为研究物料的性质、制备、用途提供信息。以一个未见诸文献的有机化合物为例，本征试验包括以下内容：①用有机元素定性分析确定该化合物由哪些元素组成；②测定该化合物的分子量和当量；③用红外光谱法、紫外-可见分光光度法、核磁共振谱法、质谱法等来测定官能团，并确定它们在分子中的位置；④通过一系列化学反应，进一步确定官能团的存在和它们的位置，并推断化合物的可能结构骨架；⑤将该化合物转化为已知结构的衍生物，从而能获得更多的信息；⑥由以上线索，设计合成方法制得该化合物，作为最后确证以上试验结果的依据。 [ Last edited by daiqiguang on 2007-9-27 at 09:06 ] |
3楼2007-09-27 09:05:40
163trickle
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physchemboy(金币+3,VIP+0):多谢参与，欢迎以后常来：）
physchemboy(金币+10,VIP+0):嘿嘿，催化版的热心人很多，你就是一个。欢迎以后常来哦：）
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《Chemical Reaction Engineering》Octave Lenvenspiel编，上面有这部分内容，这是我学习的教材，是英文版的，也许不方便找。LZ可以看看中文版的《化学反应工程》，朱炳辰编的，应该也有介绍。这门课程就是有关化学反应器设计和操作知识的。看2楼应该是个老手了 ，说的好深奥。我用学习到的知识通俗地解释一下，不够全面和规范，LZ仅当参考吧，有不足的地方希望众多虫友们提出来：1、本征试验：当想要对某个催化反应过程建立反应模型，比如确定这个反应的动力学方程式“-r=kC的n次方”，就要求得式子中的未知参数，这需要进行大量的试验并对数据进行总结归纳。为了要确定速率方程式中的参数的确切数值，试验要尽量减少误差，否则就不算本征试验了。为此，以下条件要满足： 等温操作，即反应温度要保持不变而且催化剂床层各个部位的温度都一样 等压操作，催化剂床层压降不可以太大，否则会改变反应物分压 流动方式要属于理想流动，混合也要达到理想混合 相间不能有温度浓度梯度。 现在知道反应过程要注意什么了，可是使用什么样的反应器才能达到本征试验所需要的各种理想要求呢？以g-s两相固定床反应器fixed-bed reactor (two-phases)为例来说明。不管积分还是微分，先说一下通用规则： 显然理想流动必须是平推流Plug Flow，为了使试验过程接近PF，应该满足： 反应器直径D/催化剂颗粒直径dp〉10----这个要求一般反应器都能达到，否则会出现沟流现象by-passing；床层高度L/催化剂颗粒直径dp〉50----这个道理也很容易理解吧，不多说了，催化剂不够可用石英砂填反应器保证PF 总之，反应器要细长型的, 接下来就讲讲微分反应器和积分反应器。 2、微分反应器： 通俗讲就是催化剂只填薄薄的一层。这样催化剂床层很矮，反应P、T、C都接近常数不变，也就保证了本征试验所需的理想条件，也叫无梯度反应器。但是产物组成分析困难，因为反应物和催化剂瞬间接触就离开了，反应物和产物的组成差别小。这种反应器我没用过，我感觉作本征试验还是得用微分反应器，毕竟现在分析仪器很先进，应该能满足产物分析的需要。 3、积分反应器： 通俗讲就是催化剂床层填的高高的。用这种反应器的产物分析容易，但与理想状态的接近程度不如微分反应器。代表的缺陷就是很难实现等温操作，尤其是对于强吸热和强放热反应来说更加困难。 为了尽量接近理想状态： 降低温度梯度：稀释反应原料和用惰性物质稀释催化剂来减缓反应速度，从而降低热量的吸收或释放；减少反应器直径（需同时减小催化剂颗粒直径，否则by-passing），但这样做的缺点是反应器内部热量容易散失到反应器外面； 确保等压操作：催化剂dp应严格筛选。dp太小则床层压降过大，dp太大则反应物不能和催化剂充分接触。若催化剂颗粒很小可以通过混入大颗粒惰性材料如石英砂来解决。 减小相间温差浓差：可适当提高反应物流速来解决 写完发现写了好多 |
4楼2007-09-27 14:14:03
5楼2007-09-27 14:48:17
