ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Другие модели пористой структуры из "Массопередача в гетерогенном катализе" Вакао и Смит [355] предложили модель со случайным распределением пор, в которой все поры подразделяются на макро-и микропоры. Диффузионный поток определяется как сумма потоков отдельно через макро- и микропоры и потока при последовательном течении через те и другие поры. Предложенное этими авторами уравнение диффузии представляет собой развитие уравнения (1.34) для бидисперсной структуры. [c.77] Первый член характеризует поток через микропоры, а второй — сумму потоков при последовательном течении через макро- и микропоры и только через последние. Подразделение пор несколько условно. [c.77] Для микропор = о и разность 2— 1 представляет собой объем пор, радиус которых меньше 1-10 или 1,25-10 м. Значение г, определенного по (1.50), можно использовать только для кнудсеновской диффузии в порах всех размеров. В этом случае вычисляется по уравнению (1.31). [c.78] Диффузия в макропорах обычно протекает в переходной области, когда отсутствует простая зависимость между г (уравнение 1.50) и эффективным коэффициентом диффузии. Последний при этом зависит не только от распределения пор, но и от давления, температуры и природы диффундирующего вещества. Поэтому использование значения акро для экстраполяции данных в большинстве случаев не оправдано, а его влияние на величину существенно зависит от структуры пор и условий протекания диффузии. [c.78] Уравнение такого вида получается при использовании значения коэффициента извилистости б = 1/в акро для модели с параллельными порами. Значения Омакро лежат в пределах 0,2—0,6 (рис. 1-5) и, следовательно, 6 = 5,0—1,8. [c.78] Модель Вакао—Смита хорошо согласуется с результатами измерений, проведенных при давлениях от атмосферного до 118 X X 10 Н/м на таблетках размером 25 X 12 мм, прессованных из порошка бемита. Несколько худшая сходимость получена для таблеток другого размера из.бемита [53,271,274]. Большие расхождения обнаружены для стекла викор [260]. [c.78] Расхождения между экспериментальными данными для различных таблетированных промышленных катализаторов и данными, предсказанными на основании рассматриваемой модели, близки к вариациям значения бр по модели с параллельными порами. Однако модель со случайным распределением менее пригодна для предсказания влияния давления на диффузионный поток, чем последняя модель, основанная на простом допущении о постоянстве коэффициента извилистости. [c.79] Большинство промышленных и приготовленных в лаборатории таблетированных катализаторов имеют значение коэффициента извилистости бр от 2 до 7 независимо от характера диффузии. По-видимому, модель со случайным распределением пор для одной и той же структуры также дает надежное предсказание эффективного коэффициента диффузии для нормальных условий при коэффициенте извилистости, равном 2—3. Однако для трех промышленных катализаторов, имеющих бр = 7, и стекла викор с бр = 6 коэффициент диффузии, рассчитанный по модели со случайным распределением пор, вдвое больше экспериментального значения. Вероятно, расхождения будут тем больше, чем выше значения б [293]. [c.79] Бутт с сотр. [107] недавно предложили относительно сложную модель для расчета и сообщили о ее применении к каталитическим реакциям [328]. В этой модели микропоры рассматриваются как тупиковые поры. Макропоры представлены в виде системы сходящихся и расходящихся пор, причем каждая половина является зеркальным отображением другой. Система содержит группы пор различных длин и диаметров, соответствующих распределению пор по радиусам. Далее принимается, что между сходящимися и расходящимися макропорами происходит перемешивание, интенсивность которого характеризуется некоторым параметром. Модель была проверена экспериментально при измерении встречных диффузионных потоков гелия и аргона через прессованные лабораторные образцы окиси никеля на кизельгуре и окисномолибденового катализатора при давлениях (9,81—147)-10 Н/м и 0—69 °С [109]. Модель Вакао—Смита дает меньшие значения примерно на 30% для первого образца и почти на порядок для молибденового катализатора. К сожалению, модель Бутта и др. не сопоставлена с моделью с параллельными порами. Пригодность модели Бутта не ясна. [c.79] Наиболее полезной из рассмотренных представляется модель с параллельными порами. Она физически наглядна, позволяет экстраполировать имеющиеся данные к другим давлениям, и пользование ею относительно несложно. Наконец, возможность предсказания диффузионных характеристик на основании этой модели в отсутствие экспериментальных данных во всяком случае не хуже, чем с помощью других известных моделей. [c.79] Для расчетных целей некоторые исследователи предложили модели, в которых макропоры рассматриваются как каналы, пронизывающие гранулы, а микропоры являются их ответвлениями. Такой подход будет детально обсужден в гл. IV. [c.79] Вернуться к основной статье