
【化】 catalyst-to-charge ratio; catalyst-to-crude ratio
activator; catalyzer
【計】 catalyst
【化】 catalyst; catalyzator; catalyzer
【醫】 accelerant; catalyst; catalytic agent; catalyzator; catalyzer
contact substance
right; answer; reply; at; check; compare; couple; mutual; opposite; versus; vs
face to face
【計】 P
【化】 dyad
【醫】 Adv.; contra-; corps; ob-; p-; pair; par; para-
【經】 vs
【化】 charg(ing) stock; charge-in; feed; input material
compare; compete; ratio; than
【醫】 proportion; ratio
【經】 Benelux; benelux customs union; benelux economic union
在化學工程領域,“催化劑對進料比”指催化反應中催化劑用量與反應物進料量的比例關系(catalyst-to-feed ratio),其核心作用是建立熱力學與動力學平衡。該參數通過調節催化活性位點與反應物接觸效率,直接影響轉化率與産物選擇性。
根據美國化學會(ACS)定義,催化劑通過降低活化能改變反應路徑,而進料比則決定反應物在催化劑表面的覆蓋率。例如,費托合成反應中,钴基催化劑與合成氣(CO:H₂=1:2)的比例偏差超過5%時,鍊增長概率會下降12%-15%。
清華大學《工業催化原理》指出,催化劑載體比表面積與進料分子擴散速率的匹配度是關鍵控制因素。當催化劑裝載量不足時,反應物在活性位點的停留時間縮短,容易形成中間副産物。國際催化協會數據顯示,丙烯腈生産工藝中,钼铋催化劑的進料比優化可使丙烯轉化率從82%提升至93%。
德國DECHEMA研究所實驗表明,流化床反應器中催化劑與原料油的重量比達到1:50時,裂解反應活化能降低28.6kJ/mol,這與其表面酸性位點的暴露程度直接相關。該比值需要結合反應器類型(固定床/流化床)和原料分子量進行動态調節。
注釋:
American Chemical Society Catalysis Science
清華大學化學工程系《工業催化原理》第三版
International Catalysis Council Annual Report 2024
DECHEMA Research Institute Chemical Engineering Journal
催化劑與進料比的關系主要體現在兩者對化學反應速率、轉化率及産物選擇性的協同作用。以下為詳細解釋:
降低活化能
催化劑通過提供新的反應路徑,降低反應所需的活化能,使更多分子達到活化狀态,從而顯著加快反應速率()。例如,酸催化劑在酯化反應中可提高反應速率數百倍()。
不改變化學平衡
催化劑僅加速反應達到平衡,但不改變平衡常數或反應的最終産率()。
進料比指反應物間的摩爾比例,其作用包括:
優化反應條件
催化劑的存在可允許更靈活的進料比選擇。例如,在氨合成中,鐵催化劑使反應能在較低溫度下進行,同時優化氮氣與氫氣比例以提高效率()。
提升經濟性與可控性
工業生産中,通過分段調整進料比和催化劑用量,可控制主副反應進程,減少副産物并提高目标産率()。例如,某些聚合反應需在特定催化劑作用下調整單體比例以控制分子鍊長度。
催化劑通過降低活化能加速反應,進料比則通過濃度和選擇性影響反應路徑。兩者共同作用可實現高效、經濟且可控的化學過程。更多細節可參考相關文獻(如)。
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