ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Внешний массо- и теплоперенос s. -Ц й лV-ii Массоперенос внутри гранул из "Дезактивация катализаторов " В гетерогенной реакции реагенты переносятся к наружной поверхности катализатора, а продукты отводятся от нее в ядро потока. Если существенна неизотермичность, то тепло реакции также переносится от поверхности катализатора в основной поток. Скорости массо- и теплопереноса между газом и внешней поверхностью катализатора определяются в первую очередь природой газового потока через слой катализатора. Вблизи поверхности катализатора образуется пограничный слой, в котором скорость газа меняется от скорости основного потока на границе этого слоя до нуля у поверхности катализатора. Перенос реагентов и продуктов через пограничный слой осуществляется путем диффузии. [c.42] Выделяющееся или потребляемое при протекании реакции тепло п ереносится с помощью аналогичного механизма. [c.42] Установлено, что это соотношение выполняется при значениях чисел Рейнольдса (рассчитанных на основе характерного размера гранулы), лежащих в пределах от О до 200. [c.43] В работе [3.2] показано, что число Шервуда равно 2 в неподвижной среде газа или жидкости и теоретически обоснована зависимость чисел Шервуда от корня квадратного из числа Рейнольдса. [c.43] В работе [3.3] выполнен обзор более ранних работ и на основе экспериментальных данных по тепло- и массолереносу от сферической гранулы к воздуху и воде установлена корреляция для значений чисел Рейнольдса, лежащих в пределах от 20 до 2000. В ра боте [3.3] было получено уравнение, аналогичное уравнению (3.4), как для массо-, так и для теплопереноса, но численное значение константы несколько отличалось от величины 0,6, найденной авторами работы [3.1]. [c.43] Корреляции типа (3,4) вследствие их полуэмпирического характера более предпочтительны и будут, как правило, использоваться в книге. [c.43] В пористой грануле или таблетке катализатора можно выделить три основных типа диффузионного массопереноса. Фактически истинный механизм массопереноса внутри пористой структуры зависит от величин радиусов пор и от давления в реакторе. Перенос газа внутри поры может осуществляться (а) объемной диффузией, (б) кнудсеновской диффузией и (в) поверхностной диффузией. В ряде случаев наблюдается переходный режим между объемной и кнудсеновской диффузиями. [c.43] Коэффициент кнудсеновской диффузии не зависит от давления, но прямо пропорционален разгмеру поры и обратно пропорционален квадратному корню из молекулярной массы диффундирующего вещества. [c.45] Перенос в результате миграции молекул по поверхности известен как поверхностная диффузия. Этот перенос осуществляется в направлении уменьшения поверхностной концентрации. Поскольку адсорбция является функцией давления адсорбирующегося газа вблизи поверхности, то как поверхностная, так и объемная диффузии вызывают перенос в одном и том же направлении. Хотя транспорт вещества внутри гранулы катализатора часто определяет, а иногда и лимитирует наблюдаемую скорость химической реакции, конкретные обстоятельства, при которых поверхностная диффузия становится существенной, до сих пор не ясны. Во всяком случае к настоящему времени имеется лишь несколько примеров, для которых можно считать, что поверхностная диффузия важна. [c.45] Эту модель обычно называют моделью параллельных пор. [c.47] Для того чтобы использовать эту модель, необходимо знать свободный объем и средний радиус как для макро-, так и для микропор. В то же время ее применение не зависит от знания или предположения о величине фактора извилистости. [c.47] Коэффициент кнудсеновской диффузии основан на переносе только одного компонента. Поэтому эта проблема для данного механизма диффузии не возникает. В общем случае полученный таким образом коэффициент диффузии Dim является функцией координаты, т. е. непостоянен внутри таблетки катализатора. Однако во многих случаях, когда эта зависимость слабая, формулы для двухкомпонентной диффузии могут быть обобщены путем замены Dab на Dim- Ошибка, вносимая таким упрощением, мала, если лимитирующей является диффузия только одного из компонентов смеси. [c.48] Более подробное описание процессов внешнего и внутреннего массопереноса в пористом катализаторе дано, налример, в работе [3.11]. [c.48] Вернуться к основной статье