Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Степень использования внутренней поверхности

Степень использования внутренней поверхности зерна катализатора (фактор эффективности) является важнейшим интегральным показателем каталитического вклада зерна катализатора в контактно-каталитический процесс, позволяющим перекинуть мост от описания процесса на зерне к описаниям на высших уровнях иерархии гетерогенно-каталитического процесса, в масштабе слоя катализатора, контактного аппарата, агрегата в целом. [c.157]

Степень использования внутренней поверхности катализатора [c.41]

Рис. 2.1. Зависимость степени использования внутренней поверхности 11 от параметра тк по Тиле [261

Так как диффузия в порах частицы катализатора протекает одновременно с химической реакцией, то распределение концентраций в поре зависит от относительной интенсивности диффузии и реакции. Отношение наблюдаемой скорости реакции к скорости реакции, имеющей место тогда, когда диффузия протекает очень быстро, будем называть степенью использования внутренней поверхности г . Согласно Тиле , степень использования т) зависит от параметра г ), получившего название модуля Тиле [c.102]

Степень использования внутренней поверхности можно представить в виде соотношения [c.104]

Рис. 2.2. Зависимость степени использования внутренней поверхности 11 от параметра для неизотермического процесса в зерне [32]

При эндотермических реакциях степень использования внутренней поверхности всегда уменьшается при появлении градиента температур. При рассмотрении степени использования предполагается, что диффузия в зернах подчиняется закону Фика, т. е. что поток диффундирующей массы равен — О (с1с/йх). [c.104]

Степень использования внутренней поверхности никелевого катализатора типа ГИАП-3 приведена на рис. 94 [136]. Из рис. 94 видно, что при радиусе нор порядка 800 A степень использования внутренней поверхности промышленного катализатора ГИАП-3 составляет около 0,15. [c.185]

Для характеристики процессов во внутридиффузионной области удобно использовать безразмерную величину т) — степень диффузионного торможения, или степень использования внутренней поверхности. Определим tj как отношение количества прореагировавшего в зерне вещества к такому количеству, которое реагировало бы при отсутствии диффузионного торможения [c.279]

На рис- УП1-6 по результатам численных расчетов построена зависимость степени использования внутренней поверхности от фактора X [11]. Видно, что для экзотермического процесса во внутренней диффузионной области т) может быть больше 1, так как с ростом температуры внутри зерна увеличивается скорость процесса по сравнению с кинетическим режимом. [c.283]

Кривые показывают, что степень использования внутренней поверхности катализатора снижается по мере увеличения скорости химической реакции и физического сопротивления движению реагента. Кроме того, видно, что в данной системе реагенты — катализатор увеличение фактора эффективности связано с размером частицы и в меньшей степени — с коэффициентом массопередачи р [последний приблизительно нронорционален Изменение этих двух параметров в опытах по исследованию превращения позволило установить, что физический перенос влияет на полную скорость превращения. Таким образом, если на скорость превращения не влияет скорость движения жидкости, то можно утверждать, что торможение внешней массопередачей отсутствует внутренняя диффузия, однако, может быть ограничивающим фактором. Чтобы получить окончательное решение, исследуют влияние диаметра частиц. [c.177]

В другом крайнем случае е l/mL при mL > 5. В этой области высоких значений тЬ концентрация реагента быстро снижается по мере продвижения его внутрь поры. Следовательно, влияние диффузии значительно возрастает. Отмети-м, что степень использования внутренней поверхности идентична фактору е в уравнении (XIИ, 13). 420 [c.420]

Рис. Х1У-8. Степень использования внутренней поверхности е в зависимости от параметра mL для гранул катализатора различной формы и процессов с изменением объема реагирующей смеси во время реакции

Смесь частиц различных форм и размеров. Арис нашел, что для слоя катализатора, состояш,его из частиц разных форм- и размеров, средняя степень использования внутренней поверхности [c.423]

При использовании очень мелких частиц и малоинтенсивном псевдоожижении следует учитывать возможность роста внешнедиффузионного сопротивления с переходом процесса из кинетической области в область внешней или переходной диффузии. Учет кинетического и гидродинамического факторов позволяет определить диапазон рационального изменения размеров частиц катализатора но слоям многополочного реактора. Так, в реакторе для проведения экзотермической реакции нижние слои целесообразно загружать более мелкозернистым катализатором, чем верхние. Действительно, в этом случае диаметр зерна, для которого степень использования внутренней поверхности близка к 1, увеличивается Для каждой лежащей выше полки в соответствии с уменьшением температуры и изменением степени превращения. В то же время, учитывая, что в реальных промышленных аппаратах, как правило, верхние полки имеют большую высоту слоя катализатора, снижение для них числа взвешивания или разности рабочей и критической скоростей газа, за счет загрузки этих слоев крупнозернистым катализатором уменьшает перемешивание, проскок газовых пузырей и благоприятно сказывается на суммарной скорости процесса. [c.256]

Отметить аналогию с уравнениями для потока тепла от ребристой поверхности. Х1У-2. В условиях, когда для частиц наименьших размеров, составляющих смешанный слой катализатора, проявляются сильные диффузионные эффекты, показать, что средняя характеристическая длин I может быть применена для нахождения степени использования внутренней поверхности е слоя. Выразить Ь через количества частиц различных размеров. [c.450]

При перегреве в глубине зерна скорость реакции здесь возрастает и степень использования внутренней поверхности т) Сказывается больше единицы (для эндотермических процессов данная величина соответственно снижается). Рис. ХУ-З иллюстрирует результаты [c.475]

Оптимальная пористая структура. Основные рекомендации по выбору оптимальной пористой структуры катализаторов были даны Г. К- Боресковым Активность единицы объема катализатора й зависит от удельной активности %уд., удельной поверхности 5 и ее доступности, которая характеризуется степенью использования внутренней поверхности г [c.476]

Степень использования внутренней поверхности зависит от удельной активности катализатора, эффективного коэффициента диффузии, размеров и формы зерен и определяется параметром Тиле г[), который для реакции любого порядка приближенно можно представить выражением [c.476]

Степень использования внутренней поверхности катализатора определяется как отношение количества вещества, прореагировавшего в зерне, к тому количеству, которое могло бы прореагировать, если бы вся поверхность была равнодоступной для реагирующего компонента газа и, соответственно, концентрация реагента во всем объеме пор катализатора была бы равна концентрации у внешней поверхности зерна. Действительно, если поверхность поры полностью доступна газовому реагенту, то справедливо равенство [c.59]

Для простых процессов, как указывалось выше, оптимальные размеры зерен соответствуют переходной области, когда степень использования внутренней поверхности составляет 0,75—0,85. При этом с уменьшением размеров зерен и достижении более высоких значений г гидравлическое сопротивление повышается без существенного снижения количества катализатора. [c.480]

Нерационально также увеличивать размеры зерен, поскольку возрастание необходимого количества катализатора не компенсируется уменьшением гидравлического сопротивления. Однако имеется исключение. В случае сильно экзотермических процессов при некоторых размерах зерен степень использования внутренней поверхности для простых реакций оказывается выше единицы (см. рис. ХУ-З) и количество катализатора в области внутренней диффузии становится меньше, чем в кинетической области. При очень значительных тепловых эффектах и недостаточной теплопроводности катализатора происходит перегрев в местах, удаленных от его поверхности, что приводит к увеличению скорости реакции в глубине зерен. [c.480]

Как показано на основе численного анализа и экспериментальных данных в работе [И], в области температур пиже 500°С зависимость степени использования внутренней поверхности катализатора т) может быть однозначно определена отношением а/Ъ, так как величина т] практически не зависит от величины х при неизменном начальном составе. Это справедливо, если х не очень близко к равновесию. С увеличением отношения а/Ь величина т) уменьшается, так как нри этом увеличивается наблюдаемая константа скорости химического превращения К = /Р о . Наличие внутридиффузионного торможения приводит к изменениям зависимостей скорости реакции от концентрации кислорода и начальной кон- [c.187]

Важной практической характеристикой работы пористого катализатора является степень использования внутренней поверхности т]. В общем случае этот параметр является функцией многих. переменных (формы п размера зерна, размера и степени однородности пор, природы реагентов, температуры, давления, концентрации реагентов и т. д.). [c.59]

Рис. 37. Степень использования внутренней поверхности для реакции первого порядка

Рпс. 94. Зависимость степени использования внутренней поверхности сферических зерен никелевого катализатора типа ГИАП-3 от их радиуса и размеров pop прп 900° С. Радиус нор, А [c.186]

Для крупнозернистых пористых катализаторов степень использования внутренней поверхности t]s, как было показано в главе И, является сложной функцией ряда параметров [c.92]

При сравнении взвешенного слоя с неподвижным особенно важно, что в диффузионной области степень использования внутренней поверхности зерна катализатора приближенно обратна его размеру. Следовательно, и степень превращения в диффузионной области, при прочих равных условиях, тоже почти обратна размеру. Для мелких же зерен процесс переходит в кинетическую область и степень превращения или активность катализатора (см. главу III) не зависит от размера зерна. При расчете или экспериментальном определении [c.92]

ММ И в редких случаях 3 мм. В результате многие промышленные процессы протекают в диффузионной области I, при этом степень использования внутренней поверхности катализатора не превышает 30—50% [1]. [c.93]

Степень использования внутренней поверхности железохромового катализатора типа марки 482 приведена на рис. 101 [145]. [c.192]

Как видно из рис. 101, степень использования внутренней поверхности железохромового катализатора в промышленных условиях конверсии составляет лишь 50%. Оптимальный диаметр сферических зерен этого катализатора, когда внутридиффузионное торможение процесса начинает отсутствовать, равен 1,5—2,0 мм для первой ступени конверсии и 2,5—3,0 мм — для второй. [c.192]

Рис. 101. Зависимость степени использования внутренней поверхности сферических зерен железохромового катализатора типа 482 от их радиуса п размеров пор при 450° С. Радиус пор, А

На рис. 110 показано, как степень использования внутренней поверхности сферического железного катализатора зависит от размера его зерен и температуры синтеза при 300 ат. Как видно из рис. 110, степень использования внутренней поверхности катализатора возрастает с уменьшением радиуса зерен и со снижением температуры. Использование внутренней поверхности при 500° С и 300 ат достаточно приближается к полному лишь для зерен радиусом 0,05 см. Для зерен радиусом 0,28 см стенень использования внутренней поверхности при этих условиях составляет лишь 0,65. [c.213]

Размер частиц катализатора. Зависимость степени использования внутренней поверхности т]пов от размеров сферических частиц, пор железного катализатора и температуры синтеза для газовой смеси среднего состава — 8 объемн. % NHз [c.300]

Для реакции первого порядка решение уравнения (IX, 5) дано Уилером . Рис. 1Х-3 иллюстрирует доступность внутренней поверхности для различных реакций первого порядка, в зависимости от скорости диффузии и общей скорости реакции —время диффузии в порах средней длины —время контакта, требующееся для достижения степени конверсии 63% ф—степень использования внутренней поверхности). Значения абсциссы находят из решений дифференциального уравнения. Ординату часто называют коэффициентом использования поверхности, который представляет собой отношение работающей поверхности катализатора к поверхности, которая была бы доступна, при отсутствии диффузионного сопротивления. В качестве другого примера отметим изучение алюмосиликатного катализатора крекинга с размерами частиц от 4 до 5 мм. Исследование показало, что коэффициент использовация поверхности изменяется в пределах от 0,55 до [c.310]

Рис. 1Х-3. Зависимость между степенью использования внутренней поверхности и скоростью диффузии и массопередачи (при гидрогенизации олефинов, реакциях переноса водорода и реакциях в жидкой фазе на таблетках размером 3 мм-, степень ис-пользованвя поверхности меньше 20% )1

При одновременном протекании в пористом зерне катализатора тшических реакций и процессов массо- и теплопереноса в нем возникают градиенты температур и концентраций, т. е. концентрации реагентов и температура смеси изменяются по глубине зерна и отличаются от их значений на поверхности. Скорость же превращения в аппарате обычно определяют при значениях переменных на поверхности катализатора. А для учета внутри-диффузионных эффектов вводится вспомогательная функция т], которая носит название фактора эффективности, или степени использования внутренней поверхности зерна катализатора, и определяется отношением [c.158]

Рис. УШ-б. Зависимость степени использования внутренней поверхности т) от фактора для веизотермической реакции первого порядка при различных 3 и Р, а р = 10 б — Р = 20 в — Р = 30 г — Р = 40.

Полученные результаты позволили сделать вывод, что величина С характеризует глубину распространения реакций по радиусу зерна и ве-тгачину их диффузионного торможения. Из представленных на рис. 1.2 зависимостей видно, что при крекинге углеведородов, обладающих меньшей реакционной способностью в процессе образования кокса, уменьшается диффузионное торможение, увеличивается степень использования внутренней поверхности и зона отложения кокса расширяется в глубь пор. Установлено, что при крекинге стирола и бутадиена процесс коксообразования протекает в тонком периферийном слое (0,10-0,15 мм), а при крекинге алканов-по всей внутренней зоне зерен катализатора [42]. [c.12]

Влияние размеров зерен катализаторов. Первоначально изучалось влияние размеров зерен йз на характеристики стационарных режимов процесса синтеза аммиака. Расчеты выполнялись для первого слоя двухполочного аппарата со временем контакта 0,064 с. Скорость фильтрации реакционной смеси, пересчитанная на нормальные условия, 4,56 м/с. При увеличении размеров зерна катализатора с 5 до 10 мм степень превращения на выходе из первого слоя уменьшалась с 13,2 до 9,7%, что связано с уменьшением степени использования внутренней поверхности зерна катализатора, обусловленного наличием диффузионного торможения. Температурные градиенты внутри зерна в стационарном режиме невелики и в зоне максимальных температур градиентов по слою не превышают 1 (для зерна 2 мм) и 3°С (для 5 мм зерна). Для зерна катализатора размером 10 мм температурный перепад в зерне достигает 6°С в стацпонарном режи.ме. Однако перенос тепла внутри зерна не оказывает заметного влияния на характеристики стационарного процесса. Например, были выполнены расчеты стационарного режима (для зерна 2 мм) и 3°С (для зерна 5 мм). Для зерна катализатора проводности Яз = 0,5-10 ккал/(м с град). При этих значениях параметров в зерне образуется перепад температур между поверхностью и центром 6° (если зерно находится в зоне максимальных температурных градиентов по длине слоя). На выходе из первого слоя двухполочного реактора оптимальная степень превращения достигала 2 = 9,7% аммиака, а температура Г = 474°С. Для изотермического зерна катализатора выходные характеристики первого слоя составляли соответственно 2 = 9,6% и Г = 472°С. Таким образом, при расчетах стационарных режимов зерна катализатора можно считать изотермическими. [c.212]

Радиус частиц,см Рис. 110. Степень использования внутренней поверхности сферических зерен железного катализатора в зависимости от радиуса частпц для пор дпаметром 200 А [c.213]

Смотреть страницы где упоминается термин Степень использования внутренней поверхности: [c.103] [c.420] [c.422] [c.450] [c.450] [c.476] [c.175] [c.256]

Смотреть главы в:

Моделирование каталитических процессов и реакторов -> Степень использования внутренней поверхности

ПОИСК

Смотрите так же термины и статьи:

Поверхность внутренняя