重时空速,体积空速,液时空速,气体空速-概念讨论及区分.pdf

催化学科中的催化学科中的 空速空速 概念讨论及区分概念讨论及区分 重时空速 体积空速 液时空速 气体空速 1 空速主要表征催化反应随催化剂的量与气流流速之比所引起催化活性 的变化 由于对于一个具体的催化体系 不同空速下催化活性的表现不同 所以 在报道结果时空速是非常重要的 通常的定义是这样 2ml 催化剂 气体流速 100ml min 那么空速就是 50min 1 或者 3000h 1 单位时间处理气体体积与催化剂体积之比 在有些场合下 也可以用一些其他的单位来代替上面的空速 如 10000 ml g h 这就是评价时选用催化剂的质量来代替体积 以流量的表注空速 从上面看 不需要专门来测定空速 只需要对评价催化剂的量和气体流速进 行计算就可以得到空速 2 平时作试验时不直接计算空速 而是改变气体流量来实现空速的调节 其实单纯说空速不好理解 空速是空时的倒数 单位是时间的 1 次方 空时是指 流体完全通过单位反应空间所需的时间 倒过来讲空速就是指单位时间内流体通 过的反应空间个数 我作试验都是用流量标记的 对应的空速是后来计算出来的 是先计算空时再求取倒数得到 因为很多文献上发表的数据图都是以空速作坐标 的 如果你的试验过程接近平推流反应 那么空时就等于停留时间 可以根据催 化剂的堆密度和颗粒密度求取空隙密度 由催化剂填充量确定空隙的总体积 再 除以气流的流量就可以得到停留时间了 3 空速空速 Space velocity 是指单位时间内通过单位质量是指单位时间内通过单位质量 或体积或体积 催化剂的反 应物的质量 催化剂的反 应物的质量 或体积或体积 时间一般以小时为单位 当反应物和催化剂的量以质量为 单位时 称为重时空速 时间一般以小时为单位 当反应物和催化剂的量以质量为 单位时 称为重时空速 Weight hourly space velocity WHSV 而以体积为单位 时 称为体积空速 而以体积为单位 时 称为体积空速 体积空速又可分为两种情况 如果反应物为气体 可用气体空速 体积空速又可分为两种情况 如果反应物为气体 可用气体空速 Gas hourly space velocity GHSV 注意此时气体体积是标准状态下的体积注意此时气体体积是标准状态下的体积 如果反应物为 液体 则可用液时空速 如果反应物为 液体 则可用液时空速 Liquid hourly space velocity LHSV 空速可以只针对一种反应物而言 也可以针对全部反应物而言 既可以用 重时空速衡量也可以用体积空速衡量 例如只要反应物为液相 不管实际反应 条件下是否以液相存在 均可用液时空速表示 若反应物之一为液相 而另一 不为液相 同样可以前者的体积来计算液时空速 空速可以只针对一种反应物而言 也可以针对全部反应物而言 既可以用 重时空速衡量也可以用体积空速衡量 例如只要反应物为液相 不管实际反应 条件下是否以液相存在 均可用液时空速表示 若反应物之一为液相 而另一 不为液相 同样可以前者的体积来计算液时空速 只要宏观量的测量准确 空速就是准确的 没有什么特别的测量要求 只要宏观量的测量准确 空速就是准确的 没有什么特别的测量要求 各论坛资料整理 各论坛资料整理 通常所说的空速 不论体积空速还是质量空速 都是指某一原料量与纯催化 剂量之比 而接触时间则为空速的倒数 然而 在颗粒催化剂评价过程中 为了 减少传热影响以及优化原料分布 通常在催化剂中添加惰性物质加以稀释 那么 此时的空速应该仍然以纯催化剂的量为基准 还是以稀释后的床层为基准呢 而 此时的接触时间 原料与催化剂 与未稀释之前相比 又有什么变化呢 回答 1 稀释后的催化剂 空速应该以整个床层为基准 此时的接触时间也按 照整个床层来计算 比如 未稀释前催化剂体积为 1ml 气体流速 100ml min 那 么空速为 6000 h 如稀释后总体积为 2ml 气体流速保持不变 那么空速为 3000 h 接触时间增加一倍 2 催化剂的稀释其实就像制备工业催化剂的时候需要加粘合剂一样 空 速自然是作为催化剂整体的评价 催化反应空速问题具体求空速的方法 回答 1 单位体积催化剂在单位时间 h 内所处理的量 ml 是对催化剂处 理能力的量化 在工业生产中此指标尤为重要 直接关系到企业的生产能力 单位一般为 h 1 GHSV 流速 ml min 60 V 单位 2 LHSV v0 liquid V frequently measured as liquid feed rate at 60oF or 75 oF GHSV v0 STP V normally measured at standard temperature and pressure v0 volumetric flow rate V reactor volume note 体积流速是指反应器入口的流速 流过反应器的流速可能有压力 体 积改变 要取入口处的当成体积流速 3 补充表述 空速有几种表达方式 表示催化剂的处理量 单位都是 h 1 体积空速 每小时进料的体积 液体 LHSV 或气体 GHSV 催化剂 的装填体积 重时空速 WHSV 每小时进料的重量 液体或气体 催化剂的装填重 量 谈到空速 我有个问题想请教一下 气固反应 一般采用体积空速 但是实际操作过程中我发现由于采用的载体 不同 催化剂的体积相差很大 例如 如果固定体积空速在 15000h 1 载体 1 催化剂达到这个空速 催化剂的质量为 50mg 而载体 2 催化剂达到这个空速 质量需要 150mg 这样就造成 做选择载体试验室 如果固定空速 则催化剂的 活性组分的量相差甚远 如果固定催化剂的用量 空速又不一样 请问如何解决上述问题 是不是我理解空速概念上有问题 各位虫又遇见 上述问题是如何解决的 回答 我觉得此时是不是应该采用楼上说的重时空速 WHSV 概念更好 或者采 用体积质量空速最为合理 自己杜撰的概念 不知道有没有这么个说法 每小 时进料体积 催化剂的装填质量 我做的是气固反应 觉得体积比质量很方便 实用 考虑到保证催化剂活性物种用量的一致 一般采用质量空速 WHSV 但是 对于气固反应体系 质量空速计算比较麻烦 如果所用载体是同一批样品 那么 可以用体积空速 很有可能大家都在回避这个问题 有些文章用不同的载体 采用相同的体积空速是为了能清晰为他的结论做证 的 如果仔细推敲一下 肯定会有上面的问题的 我们来思考一下 催化反应的活性是和什么有关的呢 重量 体积 其实都 不是 应该是真正起作用的活性中心 我们一定敢肯定 活性中心是和重量 体 积成正比的吗 不能 催化反应中的影响因素太多了 所以讨论活性中心难度非 常大 现在还没有一个确定的理论来说明这样的问题 所以也就有了大多数文章 中所采用的 固定一种表面上看起来合理的空速条件来进行催化剂的筛选了 我的理解 有不到的地方请大家多批评 但是感觉上固定空速最不可行 催化剂活性中心与质量的关系应该大于体积 尤其载体密度小的情况下 觉得楼上一位说的衍生空速 也即我在前面的贴 子中提到的体积质量空速最合适 关于多相催化 空速 的问题 我搜索了站内资源 以前有一些讨论 如空速 的定义 体积空速和质量空速 以及发表论文一般用什么空速等等 但还有一些问题没有讨论清楚 1 石英砂稀释催化剂后空速是否会变 讨论链接 我也认同有可能会改变空速 但没有人讨论了 2 如果气相有两种物质 如甲苯的氧化 我们用的是甲苯和空气的比例为 50 1 到 100 1 这时计算催化剂的空速 是用总的气相流量 还是只用甲苯流 量 我个人倾向于只用甲苯的流量 但正确的结果是什么 回答 1 石英砂稀释空速变化 总流量 因为 VOCs 催化氧化 燃烧一般是用来衡量催化剂处理废气的能 力 而 VOCs 的含量即浓度 也就是您所说的 50 1 和 100 1 是有特殊说明 的 2 1 稀释后的催化剂空速是绝对要变化的 2 应该用总流量来计算空速 3 我比较认同以下两位虫友的看法 用石英砂稀释催化剂 有可能改变 空速 虫友一 在测催化剂的体积时如果不是测得到的催化剂颗粒的真实体积 而 是催化剂的堆体积 这样我们催化剂体积在稀释前后所谓体积空速可能由于人为 的因素而有些区别 jiaguangxin 虫友二 空速的定义是单位时间通过单位体积 或质量 催化剂的反应物料 的体积 或质量 把催化剂稀释 体积增大 物料流速不变 物料与催化剂接 触充分 相当于空速减小了 得到的催化效果应该不一样的 numbernine 4 其实这是一个理解误区 不同的人从不同的方向理解的 但是仔细考 虑其结果是相同的 认为稀释后空速变化是这样理解的 首先稀释前后的催化质量不一样 也 就是催化剂真实体积不一样 而稀释的目的是获得催化剂填装体积一样 也就 是获得相同的接触时间 认为稀释后空速不变则是这样理解的 首先稀释前后催化剂质量不变 也 就是催化剂真实体积不变 而这种稀释的目的我还不知道有什么意义 为了降 低反应过程中体系产生大量的热量 5 楼上说的有道理 用石英砂稀释催化剂 有不同的理解 我一般用石英砂稀释的原因有以下几点 1 催化剂的密度不一样 造成堆积体积不一样 当我用催化剂质量为统一 标准时 为了保持一些密度高的催化剂有相同的体积 我只好用石英砂稀释 2 确实有些反应 如放热反应 用