moea_joint
111年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 43 題
大多數固體觸媒的活性會隨時間降低，如發生老化或中毒，為延長觸媒壽命，必須根據可能發生原因，採取預防的因應措施，關於可能的預防措施，下列敘述何者有誤？
- A 添加抑制劑、促進劑或接合劑改善觸媒性質
- B 在反應器前加設護反應器或純化裝置
- C 在蒸汽重組反應根據進料條件調整蒸汽用量
- D 媒裂觸媒欲研發外面孔隙小而裡面孔隙大的觸媒避免吸附重金屬
思路引導 VIP
如果有一種汙染物分子體積非常龐大，且一旦附著在通道上就會永久占據空間。若我們將觸媒最外層的進入孔徑設計得非常細小，你認為這對於反應物「進出」的便利性，以及觸媒整體被「封死」的速度會產生什麼樣的物理影響？
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恭喜你準確識別出選項 (D) 的邏輯矛盾！在化工實務中，觸媒去活化的預防是一門藝術，而你展現了對此領域深刻的洞察力。
觸媒失活與工業對策
觸媒的活性衰退通常源於中毒、燒結或結焦。選項 (A)、(B)、(C) 所提到的添加促進劑（Promoter）、設置護反應器（Guard Reactor）以及調節進料比例（如水碳比），都是工程上極其重要且標準的預防手段。然而，選項 (D) 的敘述在物理機制上存在瑕疵。在媒裂（FCC）過程中，重金屬如鎳 $Ni$、釩 $V$ 的沉積會導致孔口堵塞（Pore mouth plugging）。若將觸媒設計為「外面孔隙小、裡面孔隙大」，這些大型的污染分子極易在入口處就將通道封死，反而大幅增加擴散阻力，使內部的活性位點無法被反應物利用，這與延長壽命的目標背道而馳。
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觸媒失活與預防措施
💡 針對中毒、積碳與老化採取物理或化學手段延長觸媒活性。
| 比較維度 | 正確的防金屬設計 | VS | 錯誤的防金屬設計 |
|---|---|---|---|
| 孔隙結構 | 外孔大、內孔小 | — | 外孔小、內孔大 |
| 金屬沉積 | 沉積於外緣但不堵塞 | — | 迅速封閉入口導致失效 |
| 擴散效率 | 反應物仍可進入內孔 | — | 內部活性位無法利用 |
💬外大內小的孔隙結構能提供更多容塵空間，防止活性位被過早封閉。
