ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние внутридиффузионного торможения на дезактивацию зерна катализатора из "Моделирование каталитических процессов и реакторов" Внутренняя диффузия может влиять на протекание основной реакции и процесс дезактивации. При этом в зерне катализатора образуются профили кондентрации (рис. 2.19, а, б), приводящие к разным скоростям дезактивации вдоль радиуса зерна. Вследствие этого в зерне возникает также профиль активности (рис. 2.19, в). В зависимости от кинетических, дезактивационных и диффузионных процессов взаимодействия их могут быть очень сложными, особенно при многомаршрутных реакциях. [c.67] Систематический анализ влияния внутренней и внешней диффузии на дезактивацию при отравлении ядом, проведенный Уилером [106], показал, что зависимость между долями активной и неактивной поверхностей в общем будет нелинейной даже в таком случае, когда реакция первого порядка протекает по одноцентровому механизму. [c.67] Приведем результаты анализа изотермического процесса в пористом дезактивируемом зерне катализатора для условий протекает необратимая мономолекулярная реакция первого порядка, все активные центры катализатора одинаковые, отношение скоростей превращения на дезактивируемом и свежем катализаторах равно доле неотравленной поверхности. В зависимости от степени влияния переноса веществ на скорость реакции и дезактивации различают следующие случаи. [c.67] Дезактивация приводит к различной температурной зависимости наблюдаемой скорости реакции (рис. 2.21). [c.68] В работе [107] исследовано влияние диффузии на протекание процесса для реакций, описываемых выражениями для скорости дезактивации порядка п 1 с разными механизмами основной реакции. [c.69] Простейшая модель процесса с отравлением устья пор является стационарной. Компоненты диффундируют сквозь дезактивированный участок пор. [c.69] Степень дезактивации (1 - а) представлена на рис. 2.23 в виде функции от т = I/R3V 1)3 0f/ o и и линейно зависит от т при степени дезактивации до 40%. С увеличением внешнедиффузионного торможения время, необходимое для достижения одинаковой степени дезактивации, возрастает. Это также имеет место с уменьшением числа Дамкелера. [c.70] На глубину проникновения яда влияют главным образом его концентрация на внешней поверхности катализатора и эффективный коэффициент диффузии. [c.70] Схема означает, что превращение вещества А тормозится обратимой адсорбцией дезактивирующего компонента D либо необратимым превращением адсорбированного вещества D в сорбированное и блокирующее Р. [c.71] Модель была решена численно и исследована в предположении, что в газовой фазе установлено квазистационарное состояние [66, ПО, 111]. [c.71] При закоксовывании катализатора параллельно с реакцией зерно дезактивируется от поверхности к центру. В этом же направлении уменьшается концентрация кокса (рис. 2.24, а). Для средних значений параметра Ф активность во времени почти постоянная и может сохраняться длительное время (рис. 2.24, б). [c.71] При дезактивации, протекающей последовательно с реакцией, кокс образуется из продукта, концентрация которого наибольшая в центре зерна, поэтому количество кокса уменьшается от центра к наружной поверхности (рис. 2.25). Степень использования катализатора - функция параметра Ф и срока службы катализатора. [c.71] Разное расположение активного компонента получено из анализа дезактивации катализатора (рис. 2.26), а именно - во внешней корке, во внутреннем ядре, в кольце, окруженном инертным материалом, и распределение во всем объеме зерна. [c.73] При больших Фо активность катализатора определяется внутридиффузионным торможением. При малых Фо целесообразно располагать активный компонент во внешней корке. Если фц возрастает, то рекомендуется однородное распределение активного компонента или в виде кольца, а при небольших Фо и больших ф - во внутреннем ядре, окруженном слоем инертного материала, на котором яд адсорбируется и катализатор сохраняет активность на длительный срок эксплуатации. [c.73] В случае автокаталитической реакции порядка п = 1 желательно применять толстый слой активного компонента, а при п 1 - тонкий. [c.73] Зерно катализатора с активным компонентом вблизи наружной поверхности имеет сначала более высокую активность, но быстрее дезактивируется. При этом в течение определенного периода оба процесса протекают с одинаковой скоростью. Поэтому для короткого срока службы лучше использовать катализатор с активной коркой, а для более длительного срока - с инертной коркой, а также с активным компонентом в виде кольца определенной толшины. [c.73] Вследствие дезактивации части катализатора реакция может происходить только внутри него. Это приводит к высокой скорости реакции на границе зоны с дезактивированной частью, повышенному тепловыделению и большому градиенту температуры. Последний сильно зависит от характера дезактивации. Градиент температур возникает также между поверхностью зерна и потоком вокруг него, причем по мере дезактивации отношение внешнего и внутреннего градиентов температуры увеличивается. На дезактивированном катализаторе могут возникнуть те же градиенты, что и на свежем. [c.74] Градиент температуры в зерне зависит от степени дезактивации. Его можно оценить методом, приведенным в работе [ИЗ]. Получить количественное соответствие между результатами эксперимента и расчета трудно из-за ненадежности определения коэффициентов переноса в зерне и максимальной поверхностной концентрации яда. На неизотермичном зерне также установлено наличие неустойчивых состояний. В зависимости от степени дезактивации зерна катализатора возможен скачкообразный переход от нижнего к верхнему состоянию [114]. [c.74] Вернуться к основной статье