ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вывод кинетических уравнений из "Основы проектирования каталитических реакторов" Кинетика химического процесса интересует проектировщика промышленных реакторов постольку, поскольку она может повлиять на разрабатываемую конструкцию. Для него важно знать, не изменятся ли кинетические зависимости, определенные теоретически или экспериментально, при увеличении масштаба. [c.116] Приведем способ получения уравнений, описывающих скорость реакции, состоящей из упомянутых выше этапов (см. стр. ПО). Скорость процесса будем характеризовать массой компонента, претерпевающего превращение за единицу времени в единице объема реактора или в единице массы катализатора. Возможности каждого из этапов в отношении переноса или превращения массы различны, поэтому скорость всего процесса в целом зачастую определяется скоростью самого медленного этапа. [c.116] Корриган обращает внимание на то, что при наличии адсорбции показатель степени знаменателя равен числу активных центров, участвующих в процессе. В случае некаталитической реакции показатель степени знаменателя равен нулю. [c.119] Полученная формула аналогична уравнению (1,343). [c.120] Различные кинетические уравнения можно найти в книгах Хоугена и Ватсона 37, Лейдлера зв СмитаВейласа , в справочнике Перри (глава 4, стр. 4—15) и у других авторов. [c.120] Если молекула в процессе адсорбции подвергается диссоциации, то показатель степени парциального давления соответствующего компонента равен /з. Если адсорбция или десорбция какого-либо из компонентов является самым медленным этапом реакции, то парциальное давление этого компонента исключается из знаменателя уравнения скорости реакции. [c.120] Кинетические данные часто представляют в виде эмпирических уравнений скорости. Эти уравнения вполне отвечают своему основному назначению — использованию при проектировании химических реакторов. [c.121] Кроме веществ, отлагающихся на поверхности катализатора, существуют соединения, вступающие в реакцию с активными центрами и также отравляющие катализатор. При сильной адсорбции катализатор может также отравляться другими продуктами реакции, не успевающими десорбироваться в достаточной степени. [c.121] Способы представления кинетических зависимостей. В дальнейшем будет показано, что уравнения скорости реакций нельзя получить теоретическим путем. Уже одна только разнородность свойств катализатора, с трудом поддающихся теоретическому расчету, вынуждает для получения необходимых данных прибегать к экспериментальным исследованиям. В настоящее время интенсивно развивается наука о катализе, позволяющая глубже проникнуть в механизм химических реакций. [c.121] В отличие от периодических процессов, при непрерывных процессах со стационарным газовым потоком основным параметром является не время контактирования частиц потока с частицами катализатора, а скорость потока. Свяаь между скоростью потока и временем контактирования, рассматривавшаяся в предыдущих разделах, с трудом поддается аналитическому выявлению. Отношение массы катализатора в килограммах к расходу вещества, выраженному в киломолях на единицу времени W F, назовем условным временем здесь W — масса катализатора в реакторе, кг Р — расход потока, кмоль/единица времени. [c.122] Первый способ представлен на рис. 1-87 и 1-88. На рис. 1-87 степень превращения л одного компонента отнесена к количеству этого компонента в исходной смеси, а на рис. 1-88 — к полному количеству исходной смеси. [c.122] Что касается второго метода, то в нем данные о скорости реакции определяются непосредственно из эксперимента. Последний метод обладает существенными преимуществами, но его осуществление наталкивается на большие трудности. [c.123] Для исследовательских целей часто используются проточные или интегральные реакторы. Перед входом в реактор реакционная смесь должна подогреваться до нужной температуры, чтобы поддержать постоянной температуру внутри реактора. В случае применения дифференциального реактора с малой толщиной слоя время пребывания в нем газов должно быть малым. Превращение йх в таком реакторе мало, а скорость реакции Гр = йх/й(Ф/Р) можно измерять непосредственно. [c.123] В дифференциальном реакторе можно непосредственно измерять скорость реакции. Однако сами измерения требуют высокой точности. [c.124] Таким образом, решающее значение приобретает получение кинетических данных в изотермических условиях. В экспериментальном реакторе должно быть устранено влияние диффузии. Уменьшить влияние внешней диффузии можно благодаря высоким скоростям газового потока. Скорость потока в экспериментальном реакторе можно варьировать, меняя одновременно количество реакционной смеси и количество катализатора. Величина может оставаться постоянной при разных скоростях реакционной смеси. [c.124] Из графика 1-89,6 видно, что при малых скоростях потока сте-пень превращения увеличивается вместе со скоростью (при постоянном значении вследствие влияния диффузии. На двух последующих графиках представлена зависимость степени превращения от величины Р для двух серий экспериментов. В обеих сериях скорости потока в слое были различными. Различными, но постоянными в каждой серии опытов были также количества катализатора. [c.125] Точность измерения имеет особенно большое значение в дифференциальном экспериментальном реакторе, в котором разности концентраций реагирующего газа малы. В интегральном реакторе погрешность измерения может искажать форму кривой степени превращения. [c.125] По мнению Корригана все перечисленные методы обладают недостатками. Во втором методе величина хЦ К /Р) может резко возрастать при ] /Р = 0 (рис. 1-91, точка А). В четвертом методе затруднения может вызвать отыскание подходящего уравнения. Вообще говоря, выбор оптимального метода зависит от характера данных. Для построения кинетической модели недостаточно знать начальные скорости реакций. [c.126] Левая часть уравнения (1,362) есть функция скорости реакции. Константа равновесия К либо известна, либо может быть найдена из графика х = ( /Р). [c.127] Приведенные на рис. 1-92 графики зависимости —(р. [c.128] Вернуться к основной статье