ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние объемной скорости из "Массопередача в гетерогенном катализе" Сопротивление массопереносу от потока жидкости к внешней поверхности гранулы заметно уменьшается при увеличении линейной скорости. Если увеличение последней приводит к увеличению скорости реакции, то это означает, что она ограничена условиями массопереноса. Этот вывод справедлив только для дифференциального реактора. [c.88] Описанный опыт можно провести с одиночной гранулой, проволокой или сеткой из каталитически активного материала. Однако ссли его проводить в реакторе со стационарным слоем, то увеличение линейной скорости в большинстве случаев не дает четких результатов. В этом случае, если градиент концентрации реагента по слою значителен, увеличение расхода может привести к увеличению истинной скорости реакции из-за повышения средней концентрации. При этом условия массообмена могут вообще остаться без изменений. Разделить два этих эффекта трудно даже для тех редких случаев, когда истинная кинетика проста и хорошо изучена. [c.88] Следует иметь в виду еще и следующие обстоятельства. Как показано выше, если внешнедиффузионные ограничения существенны, то значительная глубина превращения сырья может быть достигнута в слое очень малой высоты или даже на отдельной грануле. При этом для сильно экзотермических реакций интерпретация результатов может быть осложнена из-за возникновения значительных осевых и радиальных температурных градиентов и могут наблюдаться воспламенение или затухание реакции. [c.89] При течении через слой зернистого материала перемешивание жидкости как в продольном, так и в радиальном направлениях характеризуется значением критерия Пекле. Последний равен Рвд = рн/Вт, где и — средняя линейная скорость в свободном сечении слоя, — коэффициент перемешивания. По физическому смыслу он аналогичен коэффициенту диффузии и имеет такую же размерность. При этом исходят из допущения, что перемешивание подчиняется закону Фика независимо от истинного механизма переноса. [c.89] Механизм перемешивания в продольном и радиальном направлениях различен (исключение составляют режимы, характеризующиеся очень низкими числами Ке, когда перенос происходит только посредством молекулярной диффузии). Поэтому в общем случае при некотором конкретном значении Ке коэффициенты перемешивания и значения чисел Пекле для продольного и радиального направлений будут различны. [c.89] Критерий Рвд для радиального перемешивания как газов, так и жидкостей асимптотически приближается к значению, равному 12, при Ке 52 100. При продольном перемешивании асимптотическое значение РСд 2 для газов при Ке 10 для жидкостей то же значение достигается нри несколько большем значении числа Рей- нольдса. [c.89] Если в некотором конкретном случае Ре, = 2 для продольнога перемешивания, то это означает, что каждый промежуток между гранулами представляет собой ступень почти полного перемешивания. Каждый участок слоя высотой, равной диаметру гранулы, в этом случае приблизительно эквивалентен одному реактору полного перемешивания. Слой же высотой 20—30 диаметров гранул для рассматриваемого режима можно уподобить реактору идеального вытеснения. [c.89] При сопоставлении реакторов обычно пользуются понятием объемная скорость , выражая ее различными способами. Так, она может быть выражена как объемный расход сырья, отнесенный к объему реактора, или как расход массовый или объемный) на единицу массы катализатора или, наконец, как объемный расход жидкого сырья, отнесенный к объему слоя . В последнем случае пользуются часовым объемным расходом жидкого сырья, даже если оно испаряется и смешивается с другим реагентом до поступления в слой катализатора. Очевидно, что объемная скорость имеет размерность, обратную времени (Т 1), если расход сырья и масса катализатора выражены в соответствующих единицах. [c.90] Высота слоя в промышленных реакторах обычно значительно больше, чем в реакторах лабораторных и пилотных установок. Поэтому в промышленных реакторах массовая скорость выше и возникновение внешнедиффузионных ограничений менее вероятно. [c.90] Использование значений объемной скоростн в том смысле, как она определена выше, особенно полезно для оценки работы реакторов, работающих в режиме идеального вытеснения или близком к нему. Для таких аппаратов среднее время контакта сравнительно мало изменяется при изменении режима работы или при изменении масштаба реактора. Однако эти условия могут не выполняться в тех случаях, когда в реактор подается смесь газа о жидкостью. В реакторах с трехфазным слоем истинное время контакта при постоянной объемной скорости по жидкому сырью может сильно зависеть от расхода газа. [c.90] Изменение диаметра реактора при постоянной массовой скорости может привести к существенному изменению радиального температурного профиля, если тепло передается к стенке (или от нее). Поэтому диаметр реактора часто определяется максимальным значением радиального градиента температур, требуемого для достижения необходимого выхода или степени превращения. [c.90] Анализ взаимосвязи истинной кинетики с градиентами температур и концентраций и с диаметром реактора является сложной задачей и рассмотрение ее выходит за рамки нашей книги. [c.90] Вернуться к основной статье