ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные закономерности массотеплопереноса из "Гетерогенный катализ физико-химические основы" Здесь q — тепловой поток, отнесенный к единице наружной поверхности катализатора а — коэффициент теплоотдачи Г , Г/ — температура в ядре потока и наружной поверхности катализатора, соответственно. [c.59] Диффузия в пористых катализаторах. Перепое компонентов реакционной смеси внутри гранулы катализатора осуществляется главным образом посредством диффузии. Интенсивность диффузии внутри гранулы зависит от фазового состояния и состава реакционной смеси, физических свойств компонентов, составляющих реакционную смесь, строения пористой структуры катализатора, температуры и давления каталитического процесса. При изучении диффузии внутри пористого катализатора прежде всего необ.хо-димо учитывать влияние строения пористой структуры на интенсивность диффузии. Пористость катализатора, размер пор, их извилистость, форма и взаимное расположение — основные свойства пористой структуры, оказывающие влияние на интенсивность диффузии компонентов реакционной смеси внутри гранулы катализатора. Пористость катализатора, равная объему свободного пространства в единице объема пористой массы, определяет долю сечения гранулы катализатора, доступную для диффузии. Извилистость пор характеризует увеличение среднего пути диффузии, относительно длины в направлении, перпендикулярном внешней поверхности гранулы. Размер пор определяет механизм диффузии реагентов внутри пористой массы катализатора, если реакционная смесь является газофазной. При диффузии газов в порах молекулы каждого компонента реакционной смеси испытывают сопротивление своему движению в результате столкновения с молекулами других компонентов и с поверхностью пор. Если размер поры значительно превосходит длину среднего свободного пробега молекул газа, то число взаимных столкновений между молекулами будет значительно больше числа столкновений молекул с поверхностью поры. Перенос вещества будет протекать по закону молекулярной диффузии в свободном пространстве. Если размер пор значительно меньше длины среднего свободного пробега молекул газа, то молекулы сталкиваются преимущественно со стенками пор и каждая молекула двигается независимо от остальных. Такая диффузия называется кнудсеновской. В случае, когда длина среднего свободного пробега молекул газа соизмерима с размером пор, имеет место переходный режим диффузии. На режим диффузии жидкостей размер пор не оказывает влияния пока не становится соизмеримым с размером молекул жидкости. [c.60] Влияние температуры и давления на скорость диффузии определяется законами кинетической теории жидкостей и газов [8]. [c.60] Второе слагаемое в знаменателе правой части соотношения (III. 15) определяет безразмерное число Кнудсепа (критерий) Kn = Di/Z)iKH- Когда Кп С 1, D = ЯО и диффузия реагентов внутри гранулы катализатора протекает по закону молекулярной диффузии в свободном пространстве. Если Кп 10, то D,i = ПО и диффузия реагентов внутри гранулы является кнудсеновской. И наконец, при 1 Кп 10 будет иметь место переходный режим диффузии. [c.62] Пористая структура катализатора является важнейшим фактором, определяющим интенсивность диффузии реагентов внутри гранулы катализатора. В гл. VII будут изложены способы численной оценки эффективных коэффициентов диффузии с помощью моделей пористой структуры. Для промышленных катализаторов эффективный коэффициент диффузии в свободном пространстве пористой массы катализатора является величиной порядка 1 О-i—10-3 см7с. [c.62] Роль поверхностной диффузии в гетерогенном катализе окончательно не выяснена. Данные, полученные при исследовании диффузии двуокиси углерода, этана, пропана и н-бутана в силикагеле, свидетельствуют о том, что поверхностный поток может составлять значительную долю (до 87 %) общего диффузионного потока. При обезвреживании сточных вод каталитическим методом на катализаторах, приготовленных с использованием угля в качестве носителя, диффузия углеводородов внутри гранулы в основном может определяться диффузией адсорбированных на угле молекул. Определить вклад поверхностного потока в диффузию реагентов в грануле катализатора в условиях химической реакции непросто из-за трудностей, возникающих при интерпретации экспериментальных данных. Пример, где довольно убедительно доказывается роль поверхностной диффузии в переносе реагентов в катализаторе при протекании химической реакции, можно найти у авторов [94]. [c.63] Вернуться к основной статье