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固定床中压降大的危害
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| 固定床反应器不能用细颗粒催化剂以防床层内压降过大，我只知道压降过大会造成操作困难，不知道对原料的转化和产物的选择性有没有影响，哪位虫友有这方面的经验给说说，谢谢。 |
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darliu
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2楼2008-07-21 17:03:53
先提几点影响
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采用固定床反应器时多为气固相两相（即使进料为液相，一般也会先发生气化）或气液固三相反应（当然不排除特殊情况），如果催化剂颗粒过细，会使床层内压降过大，可能有如下影响： 首先，正如楼主所说的压降大，操作困难； 其次，可能会改变反应的控制步骤，可能由原来的反应控制步骤变为扩散控制，直接影响反应的转化率，使得收率降低很多； 再次，由于床层内压降过大，使得产物气体或蒸汽很难通过催化剂床层，造成一定程度的返混，会显著影响反应的选择性。 举个简单的例子，在汽油（烯烃含量高）的裂化反应过程中，采用固定床反应器，如所选催化剂的颗粒适中，可能很容易生成丙烯、丁烯、乙烯等目的产物。如果催化剂颗粒过细，一方面由于扩散控制，使得转化率很低（当然，估计物料平衡也不会太好），另一方面，由于生成的低碳烯烃很难扩散出来，可能就会发生氢转移反应，生成烷烃，使得选择性显著下降。如果催化剂颗粒足够细，可能产物中很难有烯烃的存在。 |
3楼2008-07-21 21:25:00
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4楼2008-07-21 23:17:51
darliu
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5楼2008-07-21 23:34:32
6楼2008-07-22 10:00:53
shinbade
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“颗粒细会成为扩散控制”，这种说法一般情况下是错误的，事实上是正好相反。 这里面的道理是很明确的，颗粒细则thele模数变小，一般地，有效因子与thele模数是负相关，因而，有效因子就变大，不可能反而会成扩散控制的。 当然，极特别的反应，例外。 “压降大造成返混大”，这不是必然的，只是一种可能吧。返混的大小与压力的变化并无必然联系。 当然，压降过大的话，一般地会造成下游的压力不均匀地下降，引起横向、甚至是逆向的流动，从而增加返混，这也是很可能的。 [ Last edited by shinbade on 2008-7-22 at 11:47 ] |
7楼2008-07-22 11:28:29
shinbade
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也讲一下压降大对原料转化率和选择的影响。 首先，最主要的，压降大会造成反应后期的反应压力显著下降，而一般化学反应速率是与浓度成正相关的，压力下降，则反应物受到稀释，浓度下降，反应速率就会下降，最后，转化率就会降低。 其次，对复合反应来说，譬如平行反应，如果主反应的反应级数较高，则表明主反应对浓度变化更加敏感。当压力下降时，主、付反应同时变慢，但主反应变慢得幅度更加明显，这样一来，反应的选择性也就下降了。 对于其它的复合反应，压力下降一般地也会影响选择率，当然，根据反应动力学的不同，有时是负面影响，也有时是正面影响。 |
8楼2008-07-22 11:34:03
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颗粒细，内外扩散阻力都能得到强化。因此，不可能颗粒细了反而成了扩散控制。 反应过程哪个控制主要是看其极限速率。 就如喝酒，武松鲁智深等人喝得快，此时为倒酒控制，吴用戴宗等人下得慢，就是喝酒控制，稳态下倒酒和喝酒的速率是相等的，不倒时，武松鲁智深也只能吞口水，吴用戴宗的碗里酒没下，倒酒的也只好在一旁干着急。 类比到反应工程上，扩散和表面反应是串联的，其速率速率应该是相等的，内扩散略有不同之处，是因为宏观扩散、反应之间的逻辑关系不是简单的串联。总的规律是，低温下极限反应速率小，通常为反应控制，温度较高时极限反应速率猛增，而扩散速率仅缓增，这时会逐渐转变为扩散控制。 压降大的主要不妥：1、动力消耗大；2、颗粒容易受损；3、床层结构容易受损，可能死床或者出现颗粒流失等问题。 建议翻阅相关教材及参考书。 |
9楼2008-07-22 11:37:05
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