Диффузия в порах

Когда поры настолько велики, что молекулы сталкиваются между собой чаще, чем со стенками пор, механизм диффузии тот же, что и в объеме газа или жидкости. Если О — коэффициент молекулярной диффузии, то мы можем определить эффективный коэффициент диффузии в порах как [c.131]

Диффузия в порах будет приближаться к диффузии в газовой фазе, когда средняя длина свободного пробега диффундирующих молекул меньше радиуса пор (при определенных температуре и давлении). В этих условиях большое влияние на диффузию будут оказывать столкновения диффундирующих молекул. Коэффициент диффузии не зависит от радиуса пор, но обратно пропорционален давлению. Поскольку в нормальных условиях величина средней длины свободного пробега молекул имеет порядок 10- см, а под давлением 300 ат —порядок 10 см, в порах с радиусом > 10 см будет преобладать молекулярная диффузия. [c.284]

В работе [32] показано, что при смешении н-пентана и н-гексана скорость изомеризации н-пентана снижается, в то время как скорость изомеризации н-гексана увеличивается (рис. 1,19). Эти результаты соответствуют гипотезе авторов [32] о том, что н-гексан адсорбируется сильнее, чем н-пентан. Так как молекулы н-пентана и н-гексана достаточно малы, чтобы не задерживаться в порах морденита, то диффузия в порах не должна оказывать влияние на константу скорости реакции. Следовательно, единственное объяснение наблюдаемого явления - это преимущественная адсорбция н-гексана на активных центрах морденита. Статистический анализ, проведенный в работе [32], показывает, что модель, соответствующая преимущественной адсорбции н-гексана, более корректна. [c.34]

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]

В поток массы в порах частицы где кг — коэффициент массопередачи в пространстве между частицами, где О — коэффициент диффузии в порах. [c.102]

Если лабораторная или опытная установка работает на катализаторе, зерна которого имеют ту же форму и размеры, что и в промышленном реакторе, то поправку, учитывающую уменьшение скорости вследствие диффузии в порах, можно не вводить. В тех случаях, когда диффузия в порах катализатора влияет на скорость процесса, данные лабораторных исследований, полученные на реакторе с неподвижным слоем, нельзя применять для реактора с псевдоожиженным слоем даже если реакция и катализатор те же. [c.149]

Выбранные размеры должны были позволить исследовать о)гая-" ние скорости потока на скорость реакции и теплообмен в трех режимах— ламинарном, турбулентном и промежуточном. В качестве катализатора применялась медь, нанесенная на поверхность носителя. Диффузия в порах катализатора влияния на процесс не оказывала. После ориентировочного определения размеров аппарата следовало проверить, достаточен ли выбранный объем слоя и не может ли произойти нежелательный рост температуры. [c.179]

Если средняя длина свободного пробега молекул намного меньше диаметра поры, то молекулы диффундирующих веществ сталкиваются друг с другом гораздо чаще, чем со стенками поры, и последние не оказывают существенного влияния на скорость диффузии в пористом зерне. В этих условиях диффузия в порах протекает так же, как и в объеме неподвижной жидкости или газа, и скорость переноса вещества вдоль поры, отнесенная к единице ее поперечного сечения, определяется законом Фика [c.151]

При необходимости учета диффузии в порах катализатора и известных значениях факторов эффективностей гранулы катализатора последние должны быть умножены па соответствующие скорости по веществам (правая часть уравнения (5.11)). [c.237]

Скорость внутреннего массопереноса зависит от скоростей диффузии в порах сорбента, на его внутренней поверхности, в самой твердой фазе (для ионообменных смол), а иногда и от скорости химического взаимодействия с сорбентом. Коэффициент диффузии в порах Лп меньше соответствующего коэффициента диффузии во внешней среде его можно определить из уравнения [251 [c.65]

Обычно скорость внутреннего массопереноса оценивают суммарно эффективным коэффициентом диффузии в порах либо эффективным коэффициентом диффузии в твердой фазе сорбента 0 на основе опытов с единичным зерном сорбента (для некоторых видов ионообменных смол опубликованы данные по 1251). [c.66]

Принять, что внутреннее сопротивление массопереносу лимитируется диффузией в порах. [c.66]

Коэффициент диффузии в порах определяем по уравнению (П1.83) [c.66]

Если внутреннее сопротивление массопереносу определяется диффузией в порах или характеризуется эффективным коэффициентом диффузии в порах, то из уравнений (111.84) и (111.86) следует [c.66]

В этом случае внутренний коэффициент массоотдачи Р = Рп- Уравнение (111.87) справедливо для любой изотермы адсорбции. Если же внутреннее сопротивление зависит как от диффузии в порах, так и от диффузии в сорбенте или на его внутренней поверхности, то строгая связь между коэффициентами массоотдачи и массопередачи существует лишь для линейной изотермы адсорбции. Она выражается уравнением [25] [c.66]

Обозначим константу скорости реакции первого порядка в слое твердых частиц порозностью через к. Будем рассматривать гетерогенные реакции в системе газ — твердые частицы их общая скорость лимитируется либо диффузией, либо кинетикой реакции адсорбции или десорбции. В первом случае процесс может лимитироваться внутренней диффузией (в порах частицы) либо внеш-йей (к наружной поверхности частицы). Общая скорость реакционного процесса максимальна в случаях, когда лимитирующей стадией является внешняя диффузия. Кроме того, диффузия может контролировать процесс в слое с барботажем пузырей, когда наиболее медленной стадией является приток свежего реагента от пузырей к непрерывной фазе. [c.311]

Необходимо отметить, что процесс, обратный первой стадии (адсорбции углеводорода) приводит к изомеризации (миграции двойной связи), что и наблюдали на опыте, а скорость восстановления катализатора, измеренная в отсутствие кислорода, достаточна для объяснения скорости окислительной дегидрогенизации [81]. Но эти модели не дают ключа к решению вопроса о происхождении различий в селективности у разных окислов, т. е. эти модели не раскрывают причин, заставляющих окислы отдавать предпочтение одному из возможных реакционных путей (через альдегид или диен). Начальный выход первичных продуктов окисления никогда не равен 100%, и всегда присутствует какое-то количество продуктов деструкции. Этот новый тип селективности связан с легкостью десорбции первичных продуктов, которые очень часто адсорбируются сильнее, чем олефин, как показывает их влияние на кинетику реакции. В экстремальных случаях не десорбируется ни одно из промежуточных соединений между олефином и СО или СОг, и единственной реакцией, которую удается наблюдать, является полное сгорание, и притом не только на неселективных катализаторах, но и на селективных, таких, как В1— —Мо—О (например, циклопентен) [83]. По той же причине при работе со всеми этими катализаторами следует избегать микропористости, поскольку из-за медленной диффузии в порах удлиняется время контакта, что приводит к глубокому разрушению желательных продуктов. [c.165]

Эффективный коэффициент диффузии в порах алюмосиликатного катализатора [c.32]

Коэффициент диффузии в порах можно записать в виде = = У.О, где В — коэффициент диффузии в гомогенной системе, и — так называемый коэффициент извилистости, учитывающий искривление пор и непостоянство их сечения. Величину у. находят из эксперимента она колеблется от 0,01 до 0,9. Пусть поглощение исходного вещества характеризуется скоростью Юз = кС, отнесенной к единице поверхности катализатора. В элементарном [c.274]

Пористая структура ионитов сказывается на их каталитической активности в основном через явления внутренней диффузии. Однако применительно к ионитам, видимо, надо различать диффузию в порах ионита и диффузию в массе полимера. Диффузия в порах ионита, совершенно аналогична диффузии в порах прочих катализаторов и подробно описана в главе III. [c.39]

Массо- и теплопередача в порах. Наиболее важное значение в процессах гетерогенного катализа имеет перенос вещества и тепла внутри пористой частицы катализатора. Перенос вещества в порах осуществляется исключительно путем молекулярной диффузии. Если диаметр поры значительно превышает среднюю длину свободного пробега, то молекулы диффундирующих веществ сталкиваются друг с другом гораздо чаще, чем со стенками поры и последние не оказывают существенного влияния на скорость диффузии в пористом зерне. В этих условиях диффузия в порах протекает так же, как в объеме неподвижной жидкости или газа и скорость переноса вещества вдоль поры, отнесенная к единице ее поперечного сечения, определяется законом Фика - [c.98]

При 1 наиболее медленной стадией процесса является химическая реакция при этом диффузия в порах протекает достаточно быстро, глубина проникновения реагента в поры катализатора велика и его концентрация должна быть практически постоянной по всему объему зерна. При > 1 скорость процесса должна лимитироваться скоростью диффузии вещества в порах проникнув в поры, исходное вещество быстро вступает в химическую реакцию и его концентрация спадает практически до нуля в тонком слое близ внешней поверхности частицы. [c.107]

Когда адсорбция яда протекает медленно — его диффузия в порах не является лимитирующим фактором — концентрация яда станет постоянной по всему объему зерна. В этом случае отравление поверхности будет практически равномерным (различия локальных-значений со, появляющиеся вследствие изменения концентраций реагирующих веществ по глубине зерна, как правило, не играют заметной роли). Отравление такого типа равносильно уменьшению эффективной константы скорости к основной реакции. Так как скорость реакции во внутридиффузионном режиме пропорциональна к (и, соответственно, фактор эффективности т] А ), равномерное отравление снижает скорость реакции во внутридиффузионном режиме слабее, чем в кинетическом. Аналогичным образом воздействует на скорость основной реакции и обратимое отравление активной поверхности. В обоих случаях основная часть яда сорбируется во внутренних областях зерна, которые при переходе во внутридиффузионный режим становятся практически недоступными для реагентов. [c.147]

Модель диффузии в порах [c.59]

Эго обусловлено тем, что существенный вклад в неравномерность распределения элементов потока по времени пребывания в аппарате могут вносить молекулярная диффузия в поры и капилляры твердых частиц системы, в пленки и карманы в пространстве между этими частицами, конвективная и вихревая диффузия в застойных зонах системы, адсорбция и десорбция на поверхности частиц и стенок, ограничивающих поток и т. п. [781. [c.396]

Прямой метод определения параметров моделей многофазных потоков, в случае многофазных систем или систем с ярко выраженной структурной неоднородностью, когда распределение объема между фазами или неоднородностями неизвестно, анализ структуры потоков индикаторными методами в известной мере затруднен. Трудности анализа функций отклика системы на типовые возмущения по составу потока обусловлены сопутствующими помехами, вызванными такими явлениями, как молекулярная диффузия в поры и капилляры твердых частиц, в пленки и карманы в пространстве между этими частицами, конвективная диффузия в застойных зонах системы, адсорбция и десорбция индикатора на поверхности частиц и стенок, ограничивающих поток и т. д. [c.29]

Параметры этой модели Д и обычно определяются путем анализа функции отклика системы на возмущение по составу потока, для чего используются различного типа индикаторы. Однако для систем с ярко выраженной структурной неоднородностью или многофазных систем, где распределение долей объема между фазами заранее неизвестно, анализ структуры потоков на основе индикаторных методов иногда затруднителен. Трудности анализа функций отклика на возмущения по составу потока обусловлены тем, что существенный вклад в неравномерность распределения элементов потока по времени пребывания в аппарате могут вносить такие явления, как молекулярная диффузия в поры и капилляры твердых частиц системы, в пленки и карманы в пространстве между этими частицами, конвективная и вихревая диффузия в застойных зонах системы, адсорбция [c.345]

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]

Если адсорбция и реакция протекают очень быстро и нет ограничений, связанных с диффузией в порах, то концентрации с, определяются Рис. 1.3. Зависимость факторов массо- Аз Вз п теилоиередачп и от числа Реи- [c.129]

Для систем с линейными изотермами в процессах с неподвижным адсорбентом, когда существенными стадиями, определяющими скорость процесса, являются образование жидкой поверхностной пленки и внутренняя диффузия в поры сферических частиц, числовые решения даны в работе Розена [43]. Решения представлены в виде семейства кривых, выражающих зависимость концентрации в выходящем потоке от времени. Числовые результаты были получены путем оценки интеграла с бескопеч- [c.156]

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]

В изложенной выше теории равновесной хроматографии были рассмотрг-ны только те искажения хроматографической полосы (обострение фронта и растягивание тыла или наоборот), которые вызывались отклонениями изотермы распределения (адсорбции или растворения, от закона Генри. Но даже и при соблюдении закона Генри хроматографическая полоса при движении вдоль колонки должна размываться. Это происходит вследствие продольной диффузии (вдоль и навстречу потока газа) молекул компонентов газовой смеси, переноса и диффузии их вокруг зерен насадки, а также диффузии в поры (так называемой внутренней диффузии). Кроме этого, молекулы компонента смеси, попап-шие в неподвижную фазу, должны отставать от его молекул, переносимых в потоке газа, вследствие конечной скорости адсорбции и десорбции на твердой или жидкой иоверхности, наличия поверхностной диффузии (вдоль поверхности), а в случае газо-жидкостной хроматографии еще и вследствие диффузии (поперечной и продольной) внутри неподвижной жидкой пленки, а также ввиду адсорбции и десорбции на носителе неподвижной жидкости. Все эти разнообразные диффузионные и кинетические явления приводят к тому, что в отношении элементарных процессов удерживания в неподвижной фазе и возвращения в движущийся газ-носитель разные молекулы данного компонента окажутся п разных условиях и, следовательно, будут перемещаться вдоль колонки с разными скоростями, что неизбежно приведет к размыванию хроматографической полосы—к снижению и расширению пика. Уже одно перечисление причин размывания хроматографической полосы показывает, насколько сложны диффузионные и кинетические процессы в колонке. Учитывая некоторую неопределенность геометрии колонок, по крайней мере колонок с набивкой (колебания в форме и размерах зерен, в их пористости и упаковке, в толщине пленки неподвижной жидкости, в доступности ее поверхности или поверхности адсорбента в порах, можно оценить влияние диффузионных и кинетических факторов на форму хроматографической полосы лишь весьма приближенно. Однако даже такая приближенная теория очень полезна, так как она позволяет выяснить хотя бы относительную роль различных диффузионных и кинетических факторов, влияющих на размывание, и указать тем самым пути ослабления этого влияния. [c.575]

Массообмен с неподвижной фазой. Если для упрощения пренебречь процессами диффузии в порах зерен насадки (так называемой внутренней диффузией), что справедливо для крупнопористых адсорбентов и носителей, то надо в е же еще учесть, что в реальном процессе адсорбция и десорбция на поверхности неподвижной фазы происходят с конечной скоростью, т. е. в течение некоторого, причем разного времени. Это также ведет к размыванию полосы. Простейшее уравнение кинетики массообмена газа с неподвимшой фазой имеег [c.581]

Диффузионный перенос массы играет важную роль в зернистых слоях, состоящих из пористых зерен катализатора. В этом случае диффузия происходит сквозь пограничный слой, окружающий поверхность зерна, и далее — вглубь пор. Само собой разумеется, что диффузионный перенос массы происходит и в противополон<-ном направлении. Диффузия в порах зависит от их формы и размера. [c.96]

Многие исследователи занимались определением коэффициента диффузии в порах зерен. Один из созданных при этом методов основывался на использовании меченых атомов (работы Карберри и Вейша 2 ). Исследования проводились в отсутствие химической реакции. Были получены рекомендации по расчету коэффициента диффузии внутри пор в зависимости от размера. [c.104]

Внутридиффузпонная область -ф 1 ф/В 1 у 0 /кр с1 (где ( п — диаметр пор). Лимитирующая стадия — диффузия в порах катализатора. Концентрация реагента падает в направлении к центру зерпа г. аталпзатора. [c.56]

Граничные условия (III.20) получают из баланса количества вещества, подводимого к торцам пластины массонередачей из ядра потока и отводимого внутрь диффузией в порах катализатора. Так как вся рассматриваемая система симметрична относительно центральной плоскости пластины, одно из граничных условий может быть заменено на условие симметрии d /dX = О при X = 0. [c.106]

Другой характерный параметр процесса — число Био — определяет соотношение между внешнедиффузионным и внутридиффузион-ным сопротивлением. При В1 1 основные транспортные затруднения должны быть связаны с диффузией в порах катализатора, а при В1 1 — с переносом вещества из ядра потока к внешней поверхности частицы. Последний случай практически нереален. Действительно, учитывая, что р = DJЬ (см. раздел П1.1), имеем [c.107]

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]

Процессы и аппараты химической технологии Часть 2 (2002) -- [ c.183 , c.184 ]

Курс газовой хроматографии (1967) -- [ c.14 ]

Курс газовой хроматографии Издание 2 (1974) -- [ c.21 ]

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

Справочник химика 21

Химия и химическая технология