ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Превращение твердой фазы в отсутствие газообразного реагента из "Промышленное псевдоожижение" Расчетный анализ отд)льных стадий процесса гор ния чистых углеродных частиц в воздухе показал, что диффузионным сопротивлением газовой пленки можно пренебречь, если диаметр частиц йр 0,1 см, а температура Т 1000 °С [3]. Поэтому для реакций, скорости которых меньше скорости горения углеродных частиц при Т 1000 °С, также можно пренебречь сопротивлением газового слоя. [c.411] В некоторых реакционных системах может изменяться не только лимитирующая стадия процесса, но даже сам механизм протекания реакции. Проиллюстрируем это на примере процесса восстановления СО2 до СО на чистом углероде. [c.412] При низких температурах скорость химической реакции очень мала, в то время как диффузия СОа в порах частицы происходит сравнительно быстро. Поэтому окисление углерода идет практически равномерно по всей частице. Твердое вещество, окружающее поры, постепенно расходуется, пористость частицы сильно возрастает, вследствие чего при сохранении прежних размеров масса частицы экспоненциально падает. Такой процесс соответствует модели непрерывного превращения , к нему применимы уравнения (ХУ,4) и (XV,5). [c.412] При вы соких температурах скорость реакции настолько велика, что реагирующий газ подвергается полному превращению еще до того, как он проникает в глубь частицы на заметное расстояние. Реакция протекает в основном на поверхности частицы. Превращение твердого вещества приводит к уменьшению размеров. Лимитирующей стадией является доставка реагирующего газа к поверхности взаимодействия. [c.412] При не слишком высоких температурах возникает градиент концентрации реагента внутри частицы этот случай представляет большие трудности для анализа. [c.412] В зависимости от условий ведения процесса, сопротивления на отдельных стадиях могут значительно различаться, поэтому важно всегда знать, какая стадия в данных условиях является лимитирующей и при каких условиях может произойти замена. Обычно определяющими факторами могут являться температура и размеры частиц. [c.412] Влияние температуры. В кинетической области зависимость от температуры проявляется очень сильно, при лимитирующем массообмене — слабо. Если на частицах не образуется слой продуктов реакции, то с повышением температуры лимитирующей стадией становится диффузионный перенос через пограничную пленку. [c.412] При переходе к исследованию новых условий следует знать, в каких случаях можно ожидать изменения лимитирующей стадии процесса. Нужно избегать неоправданной экстраполяции наших знаний и по возможности брать для анализа данные, полученные в условиях, близких к требуемым. [c.413] Пример XI.1. Кинетика обжига сернистого цинка. [c.413] Реакция происходит согласно модели непроницаемого ядра . [c.413] Вычислить время, необходимое для полного превращения частиц, и определить скорость лимитирующего процесса. [c.413] Повторить те же расчеты для частиц йр = 0,1 мм. [c.413] Следовательно, важно учитывать как стадию переноса вещества внутрь частицы так п стадию химического превращения. [c.413] Значит, для таких мелких частиц внутридиффуаионным сопротивлением можно пренебречь и учитывать лишь скорость реакции. [c.414] Время полного превращения т = 196 с = 3,27 мин. [c.414] Пример ХУ.2. Кинетика горения углерода. [c.414] В псевдоожиженном слое удобно осуществлять реакции, при которых твердое вещество переходит в продукт без воздействия газообразного реагента, так как в этом случае легко решается вопрос регулирования процессов нагрева или охлаждения частиц. К этому типу относятся реакции термического разложения, связанные с нагревом частиц, например обжиг известняка, получение цементного клинкера, переработка сланцев. Другие реакции этого типа требуют отвода тенла, например, твердофазная полимеризация триок-сана, инициированная у-лучами. [c.414] Некоторые реакции разложения, такие, как обжиг известняка, протекают согласно модели непроницаемого ядра . Движущей силой этого сильно эндотермического процесса является не диффузия реагента через слой продуктов, а распространение тепла по слою. Тем самым доставляется необходимое для реакции тепло, и в зоне реакции поддерживается нужная температура. По такому же механизму протекает термическое разложение других солей при повышенных температурах. [c.414] Предположив постоянную разность температур между поверхностью частиц и реакционной зоной в условиях определяющего влияния на процесс теплопроводности слоя продуктов, получим выражения, аналогичные (XV.10) и (XV.И). [c.414] Пример XV.3. Обжиг (кальцинирование) известняка. [c.415] Вернуться к основной статье