多相催化传质过程

多相催化传质过程在反应条件下催化剂颗粒周围由反应物分子、产物分子和稀释剂等混合物组分形成一稳定层流层,一个反应物分子必须穿过此层流层才能到达催化剂颗粒的外表面

因为层流层阻碍这种流动,故在颗粒的外表面和气流层之间形成一浓度梯度

流体与催化剂外表面处的传质阻力主要集中在围绕催化剂颗粒周围、厚度在1mm以下的层流边界层内

层内平行于颗粒表面的流体速度变化极大,在颗粒外表面处,流体速度为零,而在边界层与流体主体的交界处,其速度与流体主体的速度相等

因此流体的物理化学性质、流体力学性质将影响到传质速率,此外颗粒的粒度也影响到传递过程的速率

传质系数kG随流体质量速度增加而增加,因而组分A从流体主体向催化剂外表面传递的速率也随流体质量速度增加而加快

这表明流体质量速度越低,外扩散对多相催化反应过程的影响越大

但大多数情况下,实际生产的流体质量速度相对较大,属于外扩散控制的多相催化反应过程不多

这种过程多是高温反应,如在Pt合金网上NH3及CH4氧化成HCN的过程,无孔Ag催化剂上CH3OH氧化成HCHO,在Ag催化剂上浓缩H2O的分解,汽车废气净化器中CO及烃类催化氧化等,外扩散阻力一般不可忽略,甚至为外扩散控制

 

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