Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English
Интенсивность конвективного и диффузионного переноса массы связана со скоростью химической реакции, протекающей на поверхности зерна катализатора. Существует три вида решения этой проблемы.

ПОИСК





Влияние диффузии на наблюдаемую скорость реакции

из "Основы проектирования каталитических реакторов"

Интенсивность конвективного и диффузионного переноса массы связана со скоростью химической реакции, протекающей на поверхности зерна катализатора. Существует три вида решения этой проблемы. [c.94]
Обычно ограничиваются реакцией первого порядка. [c.94]
В этом случае определяющую роль играет перенос массы. [c.95]
При протекании газа критерий Шервуда зависит от критерия Рейнольдса. В случае если массовая скорость постоянна, а газ является идеальным, критерий Рейнольдса, а следовательно, и критерий Шервуда не зависит от давления. [c.96]
С другой стороны, скорость газового потока сильно влияет на величину критерия Шервуда. При наружном обтекании критерий Шервуда меняется пропорционально скорости в степени 0,4 н-0,5, а при турбулентном режиме в трубе —в степени 0,8. [c.96]
В определенных геометрических и гидравлических условиях можно рассчитать скорость переноса массы с помощью диффузии. Если реакция протекает в области внешней диффузии, то ее скорость должна соответствовать рассчитанной скорости диффузии. Если скорость реакции много меньше этой величины — это значит, что реакция протекает в кинетической области. Очевидно, что скорость реакции не может превышать скорость диффузии. Если условия не позволяют точно рассчитать перенос массы, а эксперимент указывает на увеличение скорости реакции с увеличением скорости потока, то можно считать, что на скорость реакции влияет перенос вещества. Сильное влияние температуры свидетельствует о том, что процесс идет в кинетической области. [c.96]
Диффузионный перенос массы играет важную роль в зернистых слоях, состоящих из пористых зерен катализатора. В этом случае диффузия происходит сквозь пограничный слой, окружающий поверхность зерна, и далее — вглубь пор. Само собой разумеется, что диффузионный перенос массы происходит и в противополон -ном направлении. Диффузия в порах зависит от их формы и размера. [c.96]
Франк-Каменецкий различает здесь четыре предельных случая. [c.98]
Эта область является областью внешней диффузии. [c.99]
Отношение объема пор к полному объему тела равно (при принятой структуре пор) пористости материала, равной, в свою очередь, введенному выше удельному сечению пор Й. [c.100]
Отсюда следует, что в области внутренней диффузии реакционная способность катализатора прямо пропорциональна его пористости. [c.101]
При расчете реакторов желательно знать, какой из приведенных выше четырех предельных случаев имеет место в действительности. [c.101]
Эффективную скорость реакции, отнесенную к единице объема пористого тела, можно найти, пользуясь опытными данными, если проводить реакцию в кинетической области при низкой температуре. Эффективный коэффициент диффузии ориентировочно можно рассчитать по формуле (1,266). Диаметр пор должен быть достаточно большим по сравнению с длиной свободного пробега, так как в противном случае имеет место кнудсеновская диффузия, к которой неприменим закон Фика. [c.101]
Диаметр и количество пор можно определить по экспериментально найденным пористости зерна и степени проницаемости для газа. [c.101]
В общем, можно утверждать, что если глубина распространения диффузии, рассчитанная по формуле (1,269), велика по сравнению с размерами зерна, то в реакции принимает участие вся внутренняя поверхность зерна. Если глубина диффузии приближается по величине к диаметру пор, тогда реакция протекает на поверхности тела. [c.101]
Многочисленные исследования показали, что в различных случаях диффузии, протекающей в сопровождении химической реакции, коэффициент массопередачи во много раз превышает величину, полученную классическими методами. Это явление приписывается влиянию определенной поверхностной активности, проявляющейся на внешней поверхности. Установлено также увеличение коэффициента массопередачи в тех случаях, когда химическая реакция не протекала. [c.101]
При сильно экзотермических реакциях наблюдались большие значения коэффициента массопередачи. [c.101]
Установлено существование турбулентности у поверхности, являющейся следствием гидродинамической неустойчивости, при которой малые возмущения вызывают конвективные потоки. При этом могут возникать изменения в концентрации реагирующих веществ в пограничном слое. [c.101]
Арис указал, что Т1 можно сделать не зависящим от формы частиц, если под L понимать отношение объема частицы к ее наружной поверхности. [c.102]
Приведенная зависимость не позволяет, однако, оценить влияние температуры внутри зерна на степень использования и избирательность процесса. [c.103]


Вернуться к основной статье


© 2026 chem21.info Реклама на сайте