Proceso de transferencia de masa catalítica heterogénea

En las condiciones de reacción, las moléculas de reactivo, las moléculas de producto, el diluyente y otros componentes de la mezcla forman una capa de flujo laminar estable alrededor de la partícula de catalizador, y una molécula de reactivo debe pasar a través de esta capa de flujo laminar para llegar a la superficie exterior de la partícula de catalizador. Debido a que la capa laminar impide este flujo, se forma un gradiente de concentración entre la superficie exterior de la partícula y la capa de flujo de gas.
La resistencia a la transferencia de masa entre el fluido y la superficie exterior del catalizador se concentra principalmente en la capa límite laminar alrededor de las partículas del catalizador con un espesor inferior a 1 mm. La velocidad del fluido paralelo a la superficie de la partícula en la capa varía mucho. En la superficie exterior de la partícula, la velocidad del fluido es cero, mientras que en la unión de la capa límite y el cuerpo fluido, su velocidad es igual a la velocidad del cuerpo fluido. Por lo tanto, las propiedades físicas y químicas y las propiedades hidrodinámicas del fluido afectarán la tasa de transferencia de masa y el tamaño de las partículas también afectará la tasa del proceso de transferencia.
El coeficiente de transferencia de masa kG aumenta con el aumento de la velocidad de la masa del fluido, por lo que la tasa de transferencia del componente A desde el cuerpo del fluido a la superficie exterior del catalizador también aumenta con el aumento de la velocidad de la masa del fluido. Esto indica que cuanto menor sea la velocidad de la masa del fluido, mayor será la influencia de la difusión externa en el proceso de reacción catalítica heterogénea. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la velocidad de la masa del fluido realmente producido es relativamente grande y no hay muchos procesos de reacción catalítica heterogéneos que estén controlados por difusión externa. Este proceso es principalmente una reacción a alta temperatura, como la oxidación de NH3 y CH4 a HCN en la rejilla de aleación de Pt, la oxidación de CH3OH a HCHO en el catalizador de Ag no poroso, la descomposición de H2O concentrado en el catalizador de Ag, y el CO e hidrocarburos en el purificador de gases de escape del automóvil. Oxidación catalítica, etc., la resistencia a la difusión externa generalmente no es despreciable, incluso controlada por difusión externa.