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催化燃烧气—固相催化反应的控制过程分析

返回列表 来源: 发布日期:2021-09-17 10:48
 催化燃烧气—固相催化反应的三个步骤是一个连续过程,虽然过程的总阻力由上述三部分阻力所组成,但往往三者并非同等程度,其中某一阻力可能较其他阻力大得多,成为反应过程总阻力的主要方面,该阻力对全过程的反应速率c即总反应速率,暑决定性的影响,一般称具有这种阻力的过程为控制步骤。下面跟恒峰蓝小编一起来了解下。

催化反应的控制过程

按控制过程的不同,可将反应过程分为:
①化学动力学控制,此种情况化学反应过程阻力最大,化学反应速率最慢,因而全过程的总反应速率主要取决于化学反应的速率。
②内扩散控制,此种情况内扩散过程的阻力最大,内扩散速率较慢,全过程的总反应速率主要取决于内扩散过程的速率。
③外扩散控制,此种情况外扩散过程的阻力最大,外扩散过程速率较慢,全过程总的反应速率主要取决于外扩散过程的速率。三种控制过程反应物 A的浓度分布如图所示。

由图可以看出,不同控制步骤反应物 A的浓度分布有着不同的特点,因而可根据反应组分A的CAG、CAS、CAc和CA*四者的相对大小,分析各控制过程的特点。

可以用实验的方法判断过程的控制步骤。因为三个过程传质速率的影响因素是不一样的。外扩散的阻力主要是来自于气膜,内扩散的阻力主要是来自于吸附剂内孔道的长短和孔径的大小,而化学反应过程的阻力与气体浓度、化学反应速率有关。如果减小气膜阻力能使反应速率显著加快,那么就可以认为,过程阻力主要来自外扩散。

减小气膜阻力的方法就是加大气体的流速,使滞流膜层减薄,从而减少过程阻力,加大推动力,也就是增大气相传质系数。当气速加大到一定速度,再增加气速,反应速率不再有明显提高时,称这个气速为临界气速。如果采取碾细催化剂颗粒从而使孔道变短的方法能使反应速率显著增加,说明过程的阻力在内扩散。当将颗粒碾细到一定直径后反应速率不再提高,,这个直径就称为临界直-纫粟提高系统的温度可使反应速率显著加快,说明反应受化学过程控制。这里面也有一个临界温度的说法。

不过事情是复杂的,实际过程中,有时几个过程的阻力相差无几,这就需要对过程认真分析,按具体情况处理。

以上所讲是用实验的方法判断过程控制步骤的方法,也是消除过程阻力,提高催化反应速率的方法。

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