Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Диффузия кнудсеновская в порах

    Во-вторых, в газовых реакциях с конверсией может меняться число молей. В этом случае устанавливается собственно мольный поток в радиальном направлении на него заметно влияет перенос реагентов н продуктов диффузией (соответственно внутрь частицы катализатора и из нее), если это свободная молекулярная диффузия в порах. С другой стороны, когда средний свободный пробег молекул газа больше, чем диаметр пор, преобладают кнудсеновская диффузия и различные виды миграции, независимые друг от друга  [c.179]


    Кнудсеновский коэффициент диффузии в порах рассчитывают как в [c.37]

    Из (2.65) следует, что АР ах возрастает с увеличением давления, концентрации, коэффициента диффузии в порах и уменьшением Dk. Если кнудсеновская диффузия неосуществима (бесконечно большой радиус капилляра или абсолютно гладкая стенка, т.е. v = 0), то градиент концентраций в зерне отсутствует. [c.53]

    Условие (2.128) выполняется, если диффузия в порах монодисперсной структуры близка к кнудсеновской. [c.81]

    При кнудсеновской диффузии молекулы, достигая стенок пор, адсорбируются на них некоторое время, а после десорбции движутся в произвольном направлении отраженная диффузия). Отраженная диффузия и время задержки молекул на стенках пор являются дополнительными факторами, снижающими плотность диффузионного потока (по сравнению со свободной диффузией в порах). В этом случае роль межмолекулярных соударений незначительна, поэтому понятия поток и диффузия при кнудсеновской диффузии совпадают, и каждый компонент ведет себя так, как если бы в смеси присутствовал он один. [c.535]

    Перенос адсорбата в этих порах происходит преимущественно путем молекулярной диффузии (кнудсеновской). Аналогичные исследования, проведенные на молекулярных ситах того же типа, различающихся только вторичной пористостью, подтвердили представленные выше заключения. Изучение адсорбции этилового и н-пропилового спиртов на молекулярных ситах 4А и 5А показывает другую зависимость коэффициента диффузии от давления и температуры по сравнению с прежними системами. В этом случае замечено значительное влияние температуры на скорость адсорбции, но явно меньшее, чем влияние давления. Одновременно найдено, что скорость насыщения молекулярного сита не зависит от радиуса его зерна. Отсюда следует, что в этом случае наиболее медленный про  [c.336]

    Для микропор = о и разность 2— 1 представляет собой объем пор, радиус которых меньше 1-10" или 1,25-10 м. Значение г, определенного по (1.50), можно использовать только для кнудсеновской диффузии в порах всех размеров. В этом случае вычисляется по уравнению (1.31). [c.78]

    Пропорциональность коэффициента диффузии диаметру капилляра является следствием активной роли стенок в процессе массопереноса. Границы кнудсеновской области зависят от давления при обычных давлениях преимущественная роль кнудсеновской диффузии выявляется при диаметре пор меньше 10 А с повышением давления эта граница, вследствие уменьшения длины свободного пробега, сдвигается в сторону меньших диаметров. Перенос тепла в пористой частице осуществляется как за счет молекулярной диффузии в порах, так и за счет теплопроводности самой частицы. Часто пористую частицу рассматривают как однородную среду, вводя эффективные коэффициенты диффузии и теплопроводности, определяемые экспериментально. Особенности макрокинетики процессов тормозящихся диффузией реагентов в порах катализатора, будут описаны в п. 3. , [c.117]


    Диффузия в таких капиллярах по своему характеру имеет большее сходство с растворением газов в твердых телах, чем с обычной диффузией. Отличительная особенность ее в том, что при очень тесном контакте молекул газа со стенками ультрапор, в которых имеет место наложение адсорбционных полей противоположных стенок, возникает действие сил отталкивания, затрудняющее прохождение молекул в узком капилляре. Коэффициент диффузии в таких порах в отличие от диффузии кнудсеновского типа определяется не только радиусом пор, но и характером поля адсорбционных сил. [c.218]

    Так как средний радиус пор силикагеля И А, перенос веще-ства осуществляется за счет кнудсеновской диффузии. Если поры представить в виде системы цилиндрических капилляров, то можно вычислить коэффициент извилистости по уравнению  [c.179]

    При определяющей роли внутренней диффузии, которая сводится к диффузии в порах (кнудсеновская) и по стенкам пор (фольмеров-ская), скорость адсорбции описывается уравнением  [c.21]

    Уравнение (118) показывает, что отношение коэффициентов диффузии в порах разного размера определяется не только отношением радиусов пор, но и характером поля адсорбционных сил. Поэтому вполне возможна такая ситуация, когда коэффициент диффузии при кнудсеновском механизме переноса не убывает, а возрастает с уменьшением радиуса пор. [c.67]

    При длине свободного пробега, превышающей диаметр пор, вероятность соударений молекул с ними окажется значительно большей, чем между собой, и торможение будет определяться такими многократными столкновениями. Здесь коэффициент диффузии уже должен зависеть и от размеров пор. Таки образом, характер диффузии в порах зависит от соотношения RJk, определяющего области молекулярной и кнудсеновской диффузии, когда соответственно [c.308]

    Для диффузии в порах со средним радиусом R, коэффициент кнудсеновской диффузии выражается равенством [630 ] [c.321]

    Диффузия в пористых катализаторах. Перепое компонентов реакционной смеси внутри гранулы катализатора осуществляется главным образом посредством диффузии. Интенсивность диффузии внутри гранулы зависит от фазового состояния и состава реакционной смеси, физических свойств компонентов, составляющих реакционную смесь, строения пористой структуры катализатора, температуры и давления каталитического процесса. При изучении диффузии внутри пористого катализатора прежде всего необ.хо-димо учитывать влияние строения пористой структуры на интенсивность диффузии. Пористость катализатора, размер пор, их извилистость, форма и взаимное расположение — основные свойства пористой структуры, оказывающие влияние на интенсивность диффузии компонентов реакционной смеси внутри гранулы катализатора. Пористость катализатора, равная объему свободного пространства в единице объема пористой массы, определяет долю сечения гранулы катализатора, доступную для диффузии. Извилистость пор характеризует увеличение среднего пути диффузии, относительно длины в направлении, перпендикулярном внешней поверхности гранулы. Размер пор определяет механизм диффузии реагентов внутри пористой массы катализатора, если реакционная смесь является газофазной. При диффузии газов в порах молекулы каждого компонента реакционной смеси испытывают сопротивление своему движению в результате столкновения с молекулами других компонентов и с поверхностью пор. Если размер поры значительно превосходит длину среднего свободного пробега молекул газа, то число взаимных столкновений между молекулами будет значительно больше числа столкновений молекул с поверхностью поры. Перенос вещества будет протекать по закону молекулярной диффузии в свободном пространстве. Если размер пор значительно меньше длины среднего свободного пробега молекул газа, то молекулы сталкиваются преимущественно со стенками пор и каждая молекула двигается независимо от остальных. Такая диффузия называется кнудсеновской. В случае, когда длина среднего свободного пробега молекул газа соизмерима с размером пор, имеет место переходный режим диффузии. На режим диффузии жидкостей размер пор не оказывает влияния пока не становится соизмеримым с размером молекул жидкости. [c.60]

    Прежде чем приступить к расчетам, необходимо уточнить качественный характер взаимосвязи между параметрами пористой структуры и производительностью катализатора. Для катализатора с монодисперсной структурой параметрами, определяющими объемную производительность катализаторов, являются пористость и средний радиус пор. Долгое время существовало мнение, что производительность монодисперсного катализатора является монотонной функцией пористости и среднего радиуса пор [6]. Это означает, что скорость реакции на таком катализаторе, отнесенная к единице объема его пористой массы, линейно возрастает с увеличением пористости и монотонно увеличивается до некоторого предела, соответствующего кнудсеновской диффузии в порах катализатора, при уменьшении среднего радиуса пор. Такая точка зрения оправдана при условии, что пористость и размер пор катализатора являются независимыми величинами. В действительности между этими параметрами может существовать взаимосвязь, обусловленная технологией формирования гранул катализатора, которая нередко описывается уравнением [c.159]


    Перемещение влаги внутри материала к поверхности тела происходит как в жидкой, так и в паровой фазе, причем доля парового потока с уменьшением влажности материала возрастает. Движение жидкости осуществляется за счет действия расклинивающего давления, капиллярных, осмотических, гравитационных, термокапиллярных и других сил. Движение пара обусловлено мольным переносом (поток Пуазейля) взаимной диффузией молекул пара и воздуха стесненной (кнудсеновской) диффузией в порах, размер которых соизмерим со средней длиной свободного пробега молекул термодиффузией пара бародиффузией (молекулярным переносом компонента с большей массой в область повышенного давления) конвективным потоком паро-газовой смеси (стефанов-ским потоком) тепловым скольжением и циркуляцией паро-газовой смеси в порах. Доля каждого из этих потоков зависит от размера и конфигурации пор, характера соединений их между собой, состояния поверхности скелета твердого тела (определяющего, в частности, степень смачиваемости стенок пор жидкостью), температуры, давления и физических свойств среды, заполняющей поры. [c.27]

    Влияние диффузионных торможений на скорость процесса при протекании реакции 1-го порядка А- -В поясняет рис. 5.8. Если скорость химической реакции велика по сравнению со скоростью диффузии (например, кнудсеновская диффузия в порах высокоактивного катализатора), то концентрация С к быстро уменьшается но мере приближения к центру зерна (рис. 5.8, а) и соответственно падает скорость реакции, пропорциональная концентрации вещества А. Средняя концентрация исходного реагента Сд и средняя скорость реакции U будут много ниже максимальных, соответствующих процессу в начале поры. [c.84]

    Процесс переноса массы в пористых катализаторах анализировать значительно труднее, чем перенос теплоты. Это связано с тем, что помимо переноса за счет молекулярной диффузии в крупных порах имеет место кнудсеновский перенос в порах малого диаметра, причем оба типа переноса сопровождаются локальными адсорбционно-десорбционными процессами. Перенос массы в крупных порах, диаметр которых много больше длины свободного пробега молекул, хорошо описывается уравнением молекулярной диффузии. Массоперенос в порах, диаметр которых сравним с длиной свободного пробега молекул, определяется кнудсеновской диффузией. Разница между коэффициентами молекулярной и кнудсеновской диффузии может достигать двух порядков. Так, например, экспериментально определенный коэффициент кнудсеновской диффузии окиси углерода в катализаторе в процессе окисления СО в избытке кислорода при 300 °С имеет величину 0,0088 см с, а коэффициент молекулярной диффузии для пор, радиус которых превышает 0,1 мкм, в этих условиях достигает 0,52 см /с [1]. Попытки вывести формулы для определения эффективных коэффициентов диффузии в пористых катализаторах на основе коэффициентов молекулярной и кнудсеновской диффузии с учетом распределения пор по диаметрам не привели к успеху, так как не удается учесть влияние извилистости пор и степень влияния непроточных пор на средний коэффициент переноса. Кроме того, процессы молекулярной и кнудсеновской диффузии в порах сопровождаются локальными адсорбционно-десорбционными процессами, которые снижают величину эффективного коэффициента переноса. [c.68]

    В предыдущих разделах этой главы отмечалось, что механизмы диффузии и химического взаимодействия в пористом шарике и жидкой пленке совершенно аналогичны. Реагенты прежде всего должны преодолеть сопротивление диффузии на расстоянии перемещения от окружающей среды к поверхности шарика и продиффундировать в систему пор,претерпевая взаимодействие на всей длине диффузионного пути. Диффузия в порах может представлять собой обычную молекулярную, кнудсеновскую, поверхностную диффузию или комбинацию этих трех механизмов. Природа указанных режимов диффузии описана в главе 2. [c.414]

    У.12) относительно г необходимо знать функциональную зависимость коэффициента диффузии от радиуса пор. Если переход вну-трикинетического режима во внутридиффузионный происходит при кнудсеновской диффузии в порах катализатора, то г д ф не зависит от и решение уравнения (У.12) может быть проведено графически, как это представлено на рис. У.5. В противном случае решение уравнений (У.10) — (У.12) проводится численными методами. [c.192]

    Шилсои и Амундсон предложили оригинальный метод расчета фактора 1 аталитической эффективности для экзотермических и эндотермических реакцип прп кнудсеновской диффузии в порах. [c.179]

    Эффективный коэффициент диффузии можно определить как отношение потока вещества к градиенту концентрации D = = y/grad . Если поток вещества определяется диффузией в порах адсорбента с коэффициентом диффузии De, который включает объемную и молекулярную (кнудсеновскую) диффузию, и поверхностной диффузией адсорбированного вещества с коэффициентом поверхностной диффузии Ds, тогда [c.50]

    Эффективная внутренняя диффузия в порах зерна катализатора в зависимости от соотношения размеров пор и молекул газов может проходить по нормальному молекулярному механизму или, в стесненном движении, по механизму Кнудсена. Соответственно, бывает необходимо рассчитывать О [уравнение (11.36 а)] или коэффициент кнудсеновской диффузии [уравнение (11.37)]. [c.68]

    Максимальное расхоадение когффидаентов, полученных по этим формулам, не превышает 30 . В области, более близкой к молекулярной, лучшие результаты дает формула (3.33), а в области,близкой ко кнудсеновской, предпочтение следует отдавать формуле (3.33). Коэф- Ш01енты диффузии в порах всегда меньше, чем Ои.  [c.67]

    Кнудсеновские поры. Их ширина менее 1000 А. Эти поры выделяют в.отдельную группу на том основании что в порах шириной, соответствующей свободному пути газовых молекул между их соударениями (по Кнудсену), течение газа имеет существенные особенности по сравнению с вязким течением и обычной диффузией. [c.20]

    Внутриди узионная область наблюдается тогда, когда скорости молекулярной и кнудсеновской диффузий в порах катализатора соизмеримы со скоростью каталитического превращения [c.681]

    Диффузия при адсорбции. При адсорбции обычно рассматривают четыре вида диффузии в порах свободную, кнудсеновскую, поверхностную и твердотельную . Доминирование одного из названных видов диффузии зависит от пористой структуры зерна и степени его заполнения сорбатом. Твердотельная диффузия наблюдается в порах диаметром в несколько ангстрем d 10 ° м), при этом потенциальные поля противоположных стенок перекрываются. Поверхностная диффузия происходит практически на любой поверхности — как в широких, так и в узких порах. Однако заметную роль она начшшет играть только в достаточно узких порах, когда кнудсеновская диффузия мала. [c.535]

    Если прёобяадабт кнудсеновская диффузия, то не зависит от концентрации. В этом случае, согласно (III.26), при истинном втором порядке реакции ее кажущийся порядок будет равен /г. В случае преобладания молекулярной диффузии в порах В ф обратно пропорционален общему давлению. Если в этом случае в порах присутствует только один реагент, то наблюдаемая скорость пропорциональна " /2. Это означает, что если истинные порядки реакции по давлению 1 и 2, то кажущиеся порядки равны /г и 1 соответственно. [c.138]

    Сопоставление уравнения течения газа Кнудсена с математическим выражением закона Фика показывает, что имеется единое выражение для коэффициента диффузии в области кнудсеновской и молекулярной диффузии в порах [c.56]

    Для цеолитов подчинение уравнению (1), но-видимому, весьма вероятно, если допустить, что потенциальные барьеры невелики по сравнению с кТ и локализованы в окнах, т. е. в местах перехода из одной полости в другую диффузия сорбированного вещества в этом случае практически безбарьерна. Нетрудно видеть, однако, что для молекул слабоадсорби-рующихся веществ таких барьеров не существует и в крупных порах. Возникает важный вопрос почему плохо адсорбируемые вещества диффундируют медленнее, существует ли какой-то дополнительный механизм уменьшения скорости диффузии в порах молекулярных размеров сверх кнудсеновских закономерностей Возможно, что дело в специфическом механизме передачи импульса. Доктор О. Кадлец высказал предположение о том, что адсорбирующееся вещество образует более плотную конденсированную фазу, что обеспечивает передачу импульса взаимодействующих молекул без потери на стенках. Это дает возможность отойти от неприменимых в молекулярно-ситовых условиях представлений о гидравлической передаче в потоке, обычно применяемых к капиллярно-конденсированной фазе. Специфичным закономерностям молекулярно-ситовой области, в которой справедливы представления теории объемного заполнения , должны соответствовать свои механизмы взаимодействий и переноса. [c.455]

    Диффузия. Наличие пор с диаметром, близким к сечениям молекул, и отсутствие широких, транспортных, пор ставит цеолит в ряд таких адсорбентов, у которых характер перемещения адсорбата в порах находится на границе области кнудсеновской диффузии, а может быть, уже соответствует совершенно особому режиму, названному Вайссом конфигурационным [6]. Подобный режим требует проводить анализ диффузионных явлений в цеолитах с учетом внутренних конфигурационных движений самих молекул. Изучение влияния особых условий диффузии молекул в порах цеолитов на каталитические процессы до сих пор ограничивалось исследованиями молекулярно-ситовых эффектов, а остальным сторонам этой проблемы достаточного внимания не уделялось. Катцер [202] был вынужден признать, что даже понятие лимитируюшей стадии в каталитических реакциях на цеолитах пока не определено главным образом из-за отсутствия данных о скоростях противодиффузии молекул в условиях катализа . [c.61]

    При анализе процесса на крупногранулированном цеолитсодержащем катализаторе, принимая во внимание наличие двух каталитических систем (матрица и наполнитель), различающихся активностью и пористой структурой, традиционные методы расчета транспорт -ных явлений в зерне оказываются неприменимыми [55 -573, Известно, [58], что большинство исследователей различных процессор рассматривают пористую струк -туру зерна как неоднородно равномерную и представ -ляют модель как квазигомогенную, относя константу скорости к единице объема и пользуясь понятием эффективного коэффициента диффузии. Модель зерна цеолитсодержащего катализатора требует [56,57]усложнения с учетом того, что общую пористость зерна следует рассматривать как сумму долей свободных объе -MOB, приходящихся на долю матрицы и наполнителя. Принимая, что матрица и наполнитель являются однородно-пористыми и диффузия в порах протекает по кнудсеновскому механизму, авторы работы [57] приходят к выводу, что при соотношении долей свободных объемов матрицы и наполнителя, близком к 15j диффузионный поток в порах матрицы должен превышать поток в порах наполнителя приблизительно в 60 раз, а также к тому, что общий подвод вещества к внутрен -ней поверхности цеолитсодержащего катализатора определяется транспортом вещества в порах матрицы. [c.35]

    Механизм переноса сорбируемого вещества может быть различным в зависимости от условий проведения опыта. При адсорбции из потока газа-носителя в порах сорбента, диаметр которых больше средней длины свободного пробега молекул, имеет место обычная диффузия в порах, размер которых меньше свободного пробега, протекает молекулярная диффузия, которую часто в литературе называют кнудсеновской. Если имеется перепад давления по длине поры, что особенно существенно, когда диффузия изучается без газа-носителя, то возможно вязкое течение газа по Пуазейлю. Для сорбирующихся газов перенос может происходить за счет поверхностной диффузии. В реальных телах, по-видимому, все эти процессы или некоторые из них протекают одновременно, что осложняет теоретический анализ. Рассмотрим теперь элементарные сведения о различных видах переноса в порах и температурные зависимости соответствующих коэффициентов диффузии. [c.153]

    При наличии пор переходного размера различные механизмы переноса будут наблюдаться одновременно. Тогда перенос газа через мембрану может происходить как за счет кнудсеновской диффузии, так и за счет вяз-коегного переноса и обьиной диффузии в порах. В результате проницаемость мембраны будет увеличиваться, но селективность, наоборот, уменьшаться. Более высокой селективностью могут обладать непористые полимерные мембраны. [c.419]

    В каждом. методе применяются соответствующие мембраны. Различия в прохождении веществ через мембраны могут быть связаны как с равновесными, так и с кинетическими свойствами разделяемой системы. По этому признаку. мембраны подразделяют на фильтрационные (полупроницаемые) и диффузионные. Первые из ни.х способны разделять вещества в равновесных условиях, размер их пор соизмерим с размерами проникающих частиц или молекул. Диффузионные мембраны обычно применяют для разделения газов методом газовой диффузии. Размер пор у них должен быть таким, чтобы обеспечивать кнудсеновский поток газов через мембраны. Фильтрационные мембраны в свою очередь. можно классифицировать на макропористые, переходнопористые и микропористые (подобно адсорбента.м). лНикропористые мембраны могут быть нейтральными или иоии-товыми. [c.281]

    При рассмотрении процесса конверсии, протекающей на зерне катализатора, можно представить следующую физическую картину. Из потока реагирующей смеси к поверхности катализатора и в его поры диффундируют молекулы метана и водяного пара. На активных никелевых центрах протекает реакция конверсии, в результате которой образуются водород, оксид и диоксид углерода. Эти компоненты отводятся от поверхностей реакций в поток, лротекающий между зернами катализатора. Скорость отвода, подвода компонентов и их реагирования на различных по объему активных центрах зерна неодинакова, что приводит к образованию профилей концентраций этих веществ по объему, таблетки — от поверхности зерна в его глубину. Образование концентрационного профиля по объему таблетки приводит к различию скоростей реакции по таблетке в целом и на ее поверхности. Вид диффузии в порах катализатора зависит от размера пор молекулярная диффузия — крупные поры, кнудсеновская диффузия — тонкие поры их комбинация— в порах промежуточного размера. При повышенном давлении (3,0 МПа) на промышленных катализаторах процесс идет в основном в об ласти молекулярной диффузии и частично в переходной области. Химические реакции, протекающие в порах катализатора с увеличением объема, приводят, кроме того, к появлению конвективной составляющей переноса массы, которая изменяет наблюдаемую на зерне скорость превращения. [c.95]

    При течении газа через капилляры, диаметр которых менее чем в 100 раз превышает длину свободного пробега молекул, слой газа у стенки приобретает некоторую скорость скольжения. При длине пробега, составляющей от 0,1 до 0,65 диаметра среднего дефекта, поток находится в переходной области между ламинарным и молекулярным. Если длина пробега превышает 65% диаметра капилляра, реализуется молекулярная диффузия. При дальнейшем снижении размеров дефекта до значения, соответствующего величине критерия Кнудсена, равного 100, реализуется кнудсеновская диффузия. Кнудсеновская диффузия характеризуется дальнейшим снижением массопереноса вследствие того, что молекулы отражаются от стенок пор. Этот вид переноса реализуется для инертных газов (Не, Аг), имеющих большую длину свободного пробега. Например, гелий с А, = 174,0 нм переносится по механизму кнудсеновской диффузии в порах размерами [c.39]

    Механизм движения молекул в порах зависит от соотношения диаметра пор п и средней длины свободного пробега молекул X. Если существенно превышает к (например, в 10 раз и более), то молекулы сталкиваются друг с другом гораздо чаще, чем со стенками поры, и последние не оказывают существенного влияния на скорость молекулярной диффузии. В этом случае нет разницы между диффузией в поре и диффузией в объеме неподвижного газа или жидкости. Скорость переноса вещества вдоль поры описывается уравнениями (5.2) —(5.4). Например, при атмосферном давлении (X 10- м) по такому механизму осуществляется диффузия в порах с диаметром больше 10 м. Чем выше давление, тем меньше может быть диаметр пор, при котором действием стенок пор на мас-соперенос можно пренебречь. При малом диаметре пор (например, 10- м) и низких давлениях, когда средняя длина свободного пробега молекул превышает п, молекулы чаще ударяются о стенки, чем сталкиваются друг с другом, и за счет отражения от стенок препятствуют продвижению молекул вдоль пор. Закономерности диффузии в таких условиях проанализированы Кнудсеном, и коэффициенты диффузии при X п называют кнудсеновскими (Дкн). Для кнудсе-новской диффузии характерна независимость >кн от давления, слабая зависимость от температуры и прямая пропорциональность диаметру пор  [c.76]


Смотреть страницы где упоминается термин Диффузия кнудсеновская в порах: [c.289]    [c.272]    [c.324]    [c.652]    [c.53]    [c.56]    [c.182]    [c.567]    [c.324]    [c.31]   
Процессы и аппараты химической технологии Часть 2 (2002) -- [ c.183 , c.184 ]

Процессы и аппараты химической технологии Часть 2 (1995) -- [ c.183 , c.184 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Лук порей



© 2024 chem21.info Реклама на сайте