Модель реакций, лимитируемых процессами на границе раздела

Наиболее часто в исследованиях используют различные модификации модели послойного горения [145-148, 151]. При обосновании выбора такой модели обычно исходят из следующих предпосылок [75, 147]. При достаточно высокой температуре скорость горения кокса начинает тормозиться скоростью транспорта кислорода к поверхности окисления. В случае сферического зерна реакция протекает исключительно по сферической границе раздела, которая непрерывно перемещается по направлению к центру зерна. При этом суммарная скорость реакции лимитируется скоростью диффузии кислорода через освободившиеся от кокса поры зерна в зону химической реакции. В этой зоне кислород полностью расходуется, и дальнейшей диффузии к центру зерна не происходит. В работе [23] приведены многие экспериментальные данные, качественно иллюстрирующие описанный выше характер удаления кокса. Однако регенерацию закоксованных катализаторов не всегда проводят во внутридиффузионном режиме. Иногда для предотвращения возможных перегревов процесс рекомендуют начинать при низких начальных концентрациях кислорода [75, 147, 149]. В таких условиях процесс протекает практически в кинетической области, поэтому скорость удаления кокса примерно одинакова в любой точке по радиусу зерна. Понятно, что подобную закономерность выжига кокса модель послойного горения воспроизвести не может. [c.71]

С увеличением температуры происходит экспоненциальное увеличение скорости химической реакции. Если это увеличение становится достаточно большим, то диффузия газообразного реагента в порах твердой фазы приобретает роль стадии, лимитирующей скорость процесса. Такое явление может также наблюдаться и без существенного увеличения температуры, если твердая фаза имеет относительно небольшую пористость. При этих условиях газообразный реагент быстро расходуется в реакционной зоне. Сама реакционная зона может в этом случае представлять собой четкую границу раздела, перемещающуюся от внешней поверхности твердого тела по направлению к центру зерна по мере исчерпывания твердого реагента. На рис, 9.7 (б) показано изменение концентрации твердого вещества по радиусу сферической частицы через определенный промежуток времени после начала реакции. В работе [9.21] впервые был постулирован механизм для этой модели с отделенным четкой границей сжимающимся ядром. Многие другие исследователи также изучали различные аспекты этой модели. [c.217]

Анализ твердофазовых процессов, лимитируемых диффузией компонентов. Одна из наиболее известных моделей реакций в смесцх порошков была предложена Яндером. Согласно этой модели, скорость взаимодействия равновеликих сферических зереп покрываемого компонента лимитируется скоростью односторонней диффузии частиц (атомов, ионов) покрывающего компонента через слой продукта реакции. При этом предполагается, что диффузия происходит через всю совершенно однородную поверхность частиц первого компонента и что исходные компоненты не образуют твердых растворов, а, следовательно, химические потенциалы диффундирующего вещества на границах раздела исходных компонентов с продуктом реакции в течение опыта остаются постоянными. В соответствии с этой моделью были выведены уравнения Яндера, Гинстлинга и Броунштейна, Валанси, Картера, Журавлева, Крегера и Циглера и др. [c.134]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология