Нормальная диффузия

Перенос вещества из потока газов к внешней поверхности зерен происходит двумя. способами . нормальной (обычной молекулярной) диффузией и конвекцией. Промышленные процессы проводятся в условиях интенсивного движения реагирующего газа при этом в основной части потока нормальная диффузия играет пренебрежимо малую роль, а благодаря конвекции достигается выравнивание состава по сечению аппарата. Вблизи внешней поверхности зерен создается тонкий слой, внутри которого концентрация реагентов меняется от значений в основном потоке Ср до концентраций на внешней поверхности зерен С , определяемой соотношением скоростей тепло- и массопереноса и химической реакции. Эта область называется диффузионным пограничным слоем. Поток вещества сквозь диффузионный пограничный слой сферического зерна катализатора определяется из уравнения [c.53]

При условии сплошности среды и наличии разности концентра- ций из растворов и смесей газов вдоль капилляра наблюдается нормальная диффузия, описываемая законом Фика [c.235]

Эти- соотношения отличаются только тем, что коэффициент нормальной диффузии зависит от длины свободного пробега молекул К, а коэффициент кнудсеновской диффузии — от диаметра капилляра ё. Отсюда следует, что массовый вязкий поток (в противоположность объемному вязкому потоку) пропорционален давлению газа в то же время массовый кнудсеновский поток (в противоположность объемному кнудсеновскому потоку) не зависит от давления газа. В кнудсеновском потоке газов их молекулы ведут себя как самостоятельные частицы, и чем больше молекулярная масса, тем меньше скорость молекул. На этом основано разделение газов методом газовой диффузии. [c.236]

В — коэффициент продольной диффузии Вн — коэффициент нормальной диффузии а — диаметр (пор, гранул) [c.11]

ДЛЯ гранул опытно-промышленного образца цеолита СаХ равен 0,75, а для гранул цеолита NaX в зависимости от молекулярной массы углеводорода изменяется от 0,67 до 0,69. Очевидно, что в случае, если бы скорость процесса лимитировалась только диффузией во вторичной пористой структуре, относительный коэффициент диффузии прн адсорбции должен быть равен отношению коэффициентов нормальной диффузии в азоте и в гелии, которое для к-гептана при 25 °С равно 0,28. [c.184]

Скорость нормальной диффузии определяется числом столкновений молекул газа друг с другом. Коэффициент диффузии в этом случае зависит от средней тепловой скорости молекул и и средней длины свободного пробега молекул X [c.186]

Диффузию пара в порах материала подразделяют на свободную, когда длина свободного пробега А молекулы много меньше диаметра поры Л 2г, и кнудсенов-скую — при Л 2г. При Л 2г механизм массопереноса смешанный. В свою очередь свободную диффузию пара подразделяют на нормальную диффузию, происходящую в открытых с обоих концов порах, и одностороннюю (стефановскую) — в порах, открытых только с одного конца. [c.535]

Коэффициент нормальной диффузии в капиллярно-пористом материале связан с коэффициентом диффузии в гомогенной парогазовой среде О соотношением [c.535]

Коэффициент стефановской диффузии связан с коэффициентом нормальной диффузии уравнением, учитывающим поправку на возникающий в тупиковых порах конвективный перенос парогазовой смеси [c.535]

Внутренняя структура адсорбентов и катализаторов, как уже упоминалось, ответственна за скорость процессов, протекающих на их поверхности, кинетику установления сорбционных равновесий, эффективность каталитических реакций, избирательность сорбции и т. д. Короче говоря, структурный фактор, особенно в условиях динамического опыта, играет одну из главных ролей, связанных с явлением диффузии молекул реагирующего вещества к внутренней поверхности твердого тела [79—85]. При этом влияние структуры дифференцированно крупные поры, обладая незначительной удельной поверхностью, выполняют главным образом роль транспортных каналов, по которым обеспечивается доставка реагирующих молекул к внутренним слоям пористого тела и отвод продуктов реакций (в случае гетерогенных каталитических процессов) в объемную жидкую или газообразную фазу. Перенос реагирующих веществ к внутренней поверхности зерен катализатора, как показано выше, осуществляется путем диффузии и оказывает большое влияние на протекание контактных процессов. Если диаметр пор превышает среднюю длину свободного пробега молекул (около 10- см при атмосферном давлении), в порах происходит нормальная диффузия в соответствии с уравнением [c.221]

При высоких давлениях, когда даже в самых тонких капиллярах вследствие уменьшения свободного пробега молекул происходит нормальная диффузия, наличие крупных пор не дает положительного эффекта и оптимальной является однородная тонкопористая структура с гидравлическим радиусом пор, близким к длине свободного пробега молекул. [c.223]

Соотношение [30] справедливо, однако, лишь в области нормальной диффузии. Если размер капилляра становится меньше средней длины свободного пробега, то коэффициент диффузии начинает меняться прямо пропорционально радиусу капилляра, и количество реагирующего вещества при постоянной общей пористости перестает зависеть от размера капилляров. [c.420]

До сих пор мы предполагали, что зерна катализатора содержат поры только одного размера. Для катализаторов средней активности более выгодной оказывается неоднородная структура зерен — наличие наряду с короткими тонкими капиллярами длинных крупных пор, играющих роль коридоров, подводящих реагирующие вещества к устьям тонких капилляров. Диаметр коридоров должен быть достаточно большим, чтобы в них могла осуществляться нормальная диффузия, боковые же капилляры желательно иметь возможно более тонкими, чтобы при малой длине обеспечить высокое развитие внутренней поверхности. Указанная структура облегчает проникновение реагентов в более глубокие части зерен катализатора, и благодаря этому—общее увеличение скорости реакции в 10— [c.420]

Еще больший эффект для реакций, протекающих при нормальном давлении, дает неоднородная структура, состоящая из длинных, крупных пор диаметром около 10 см, к стенкам которых примыкают короткие, тонкие капилляры. Наличие крупных пор, в которых перенос вещества осуществляется посредством нормальной диффузии, обеспечивает проникновение реагирующих веществ в более глубокие части зерен катализатора и, благодаря этому, увеличение скорости реакции в 10—100 раз по сравнению с наиболее выгодной однородной структурой. При высоких давлениях, когда даже в самых тонких капиллярах происходит нормальная диффузия, наличие крупных пор не дает положительного эффекта, и оптимальной является однородная, тонкопористая структура. [c.425]

Скорость нормальной диффузии газа в глубь пористого катализатора пропорциональна живому сечению его пор. С этой точки зрения уменьшение диаметра пор при соответствующем увеличении их числа не влияет иа скорость диффузии следовательно, нужно готовить катализатор с возможно большим числом мелких пор, так как при этом диффузия не затрудняется, но увеличивается поверхность, а значит — активность катализатора. [c.172]

Из сравнения уравнений (Ш,62) и (Ш,63) следует, что, поскольку 2г < Я, коэффициент диффузии в кнудсеновской области при прочих равных условиях будет меньше, а степень диффузионного торможения каталитической реакции больше, чем в случае, когда перенос протекает по законам нормальной диффузии. Различие это будет нарастать с уменьшением размера пор. [c.181]

Процессы диффузии тормозятся столкновениями с другими газовыми молекулами их можно теоретически описать, исходя из кинетической теории газов. Удовлетворительное объяснение процессов диффузии было впервые дано в 1917 г. [26, 27]. Презент [21] дал одно из лучших описаний диффузии, исходя из кинетической теории газов. Установлено, что коэффициент диффузии Dan Для процесса, определяемого межмолекулярными столкновениями (который называется нормальной диффузией), не зависит от концентрации молекул типа А. Найдено также, что коэффициент D n изменяется обратно пропорционально полному давлению газа. В бинарной системе А+В в свободном пространстве, поскольку давление остается постоянным, полная концентрация молекул будет также постоянной. Следовательно, Dan = Dbn- Коэффициент нормальной диффузии для такой системы обозначен символом Dab- [c.89]

Механизм нормальной диффузии применим к диффузии в капилляре, если величина свободного пробега мала по сравнению с его диаметром. В другом крайнем случае, когда величина свободного пробега велика по сравнению с диаметром капилляра (что наблюдается или при низких давлениях, или в капиллярах малого диаметра), столкновения в газовой фазе не играют определяющей роли и скорость течения определяется только столкновениями со стенками. [c.89]

Самый последний член указывает, что градиенты температуры будут иызывать различие в диффузии двух газов. В общем случае форма такова, что более тяжелые молекулы будут перемеш,аться в область высокой температуры, в то время как более легкие будут концентрироваться в области низкой температуры. Этот результат был впервые предсказан Чепменом и 1916 г., а позднее был проведен и подтвержден [10]. Значение этого эффекта состоит в том, что он препятствует нормальной диффузии и приводит к уменьшению коэффициента диффузии О при эксперименте (если пе приняты меры для поддержания равномерной температуры). [c.171]

Установлению вертикального градиента концентрации, вызванного термической диффузией, противодействует нормальная диффузия, вызванная разностью концентраций и действующая по горизонтали. Достигаемый разделительный эффект определяется отношением коэффициента термической диффузии к коэффициенту нормальной диффузии. Он зависит от свойств компонентов, а также от устройства прибора и условий опыта. Найдено, что углеводороды подчиняются при термической диффузии опре-деленпым закономерностям. К холодной стенке будет двигаться [c.86]

Нарастание содержания углеводов в получающемся при гидрировании ксилите говорит о снижении активности катализатора главным образом за счет постепенного блокирования его поверхности примесями. Осаждаясь на поверхности катализатора, эти примеси, по-видимому, блокируют активные центры и закупоривают капиллярные отверстия, ведущие к таким центрам катализатора, что нарущает нормальную диффузию гидрируемого раствора в более глубокие слои гранул катализатора. Поэтому чем меньше примесей содержит ксилозный раствор, предназначенный для гидрирования, тем больше период работы катализатора между регенерациями. [c.158]

Получена зависимость эффективности использования внутренней поверхности катализатора от температуры для реакций гидрогенолиза этана и пропана при давлении I ата (см. рис. 4). Однако промышленные установки очистки ПГ работают под давлением около 2 ата. Положительное влияние давления на протекание реакций гидрогенолиза этана и пропана объясняется увеличением степени использования внутренней поверхности никель-хромового катализатора. Дело в том, что с ростом давления механизм переноса вещества в порах катализатора изменяется от Кнудсеновской до нормальной диффузии. Поэтому при высоких давлениях, когда практически во всех порах перенос осуществляется по механизму нормальной диффузии, величина /остается практически неизменной и оптимальной является однородная мел-копористая структура катализатора. [c.69]

Тонкий слой жидкости на тарелках достаточен для нормальной диффузии этилена с поверхности, что обеспечивает его реакцию с алюминийтриалкилом. С другой стороны, во всем аппарате постоянво находится 300 л. г жидкости. Сверху с помощью маленького гидравлического насоса вводят алюминийтриал-кил и отводят снизу продукты реакции. На нижнем конце аппарата имелась вертикальная латунная трубка длиной 15 см и диаметром 8 мм, рассчитанная на давление, которая переходила в медный змеевик диаметром 8 мм и длиной 8 м. Последний был погружен в масляную баню той же температуры, что и в главном реакторе. В этом змеевике большая часть растворенного этилена еще вступала в реакцию. На нижнем конце змеевика имелся редукционый клапан. [c.185]

На рис. 1 приведена зависимость коэффициентов от величины адсорбции а. Так как исследуемый силикагель является мелкопористым, то нормальная диффузия исключается, и перенос адсорбата при не слишком высоких степенях заполнения должен осуществляться за счет кнудсеновской диффузии и миграции в адсорбированном слое. Эффективные коэффициенты диффузии связаны с коэффициентами кнудсеновской диффузии Dk и коэффициентами поверхностной диффузии уравнением Дамкёлера. Кнудсеновская диффузия, характеризуемая величиной DJT, обеспечивает перенос лишь небольшой части сорбируемого вещества (рис. 2, кривая i). Основная масса адсорбата переносится, как показывает расчет по уравнению Дамкёлера, за счет миграции в адсорбированном слое (кривые 2 и 4, рис. 2). Это свидетельствует о том, что адсорбированные молекулы сохраняют значительную свободу передвижения вдоль поверхности, [c.456]

В [4] было показано, что в стационарных условиях перенос вещества происходит в газовой фазе межкристаллитной структуры. Если допустить, что скорость процесса адсорбции лимитируется только диффузией во вторичной пористой структуре гранул, то, очевидно, отношение квадратов констант скоростей процесса (квадратов тангенсов углов наклона прямых рисунка) должно быть равно отношению коэффициентов нормальной диффузии адсорбата в азоте и гелие. Для и-гептана при 298° К это отношение равно 3,5. Полученные в наших опытах отношения квадратов констант скоростей во всех случаях отличались от указанной величины. Учитывая результаты опытов, проведенных с цеолитами разного зернения, полученное расхождение также можно объяснить влиянием диффузии в первичной пористой структуре. [c.470]

Перенос реагирующих веществ и продуктов реакции внутри зерен может осуществляться только посредством диффузии. Если диаметр пор превышает с[)еднюю длину свободного пробега молекул (для атмосферного давления около 10 см, при давлении 300 атм.— 10 см), в них происходит нормальная диффузия, подчиняющаяся уравнению [5]. В более тонких капиллярах коэффициент диффузии снижается, меняясь прямо пропорционально диаметру капилляра (кнудсеновская диффузия). Кроме того, возможна и двухмерная диффузия адсо )бированных молекул вдоль стенок пор (фольмеровская диффузия). По мнению Дамкелера 1 и Жуховиц-кого , в условиях физичесь ой адсорбции газов пористыми сорбентами скорость фольмеровской диффузии значительно превышает сь орость кнудсеновской. Этот вывод не может быть распространен, однако, на [c.413]

Алюмо-кобальто-молибденовый катализатор имеет сильно развитую новерхность и поры малого диаметра, меньше длины сво-эодпого пробега молекул. В таком случае, как известно, нормальная диффузия газов переходит в так называемое молекулярное или кнудсеновское течение, в результате чего скорость переноса реагирующего вещества к внутренней поверхности должна оказывать существенное влияние на гидрогенолиз. [c.97]

Для более быстрых реакций диффузия не успевает выравнивать состав реакционной смеси по глубине зерна катализатора. Процесс протекает в переходных кинетических режимах. Концентрация реагирующих веществ в глубине зерна становится ниже, а концентрация продуктов реакции выше, чем снаружи, в результате чего скорость реакции по глубине зерна уменьшается. В порах диаметром меньше средней длины свободного пробега молекул нормальная диффузия переходит в кнудсенсвскую, а коэффидаент кнудсеновской диффузии как известно снижается пропорционально уменьшению диаметра пор. [c.20]

Для реакций, протекающих при атмосферном давлении, особенно выгодна неоднородная структура с крупными порами (диаметром около 10 см), к стенкам которых примыкают короткие тонкие капилляры. Б крушщх порах перзнос вещества осуществляется посредством нормальной диффузии, что облегчает проникновение реагирущих веществ вглубь зерен катализатора. Величина внутренней поверхности [c.20]

Перенос вещества в кацил.гарах может осуществляться по двум механизмам кнудсеновский перенос и нормальная диффузия. Третий тип переноса - миграция молекул вдоль стенки катализатора или фольмеровская диффузия - в условиях катализа если и протекает, то с малой скоростью, и ш обычно пренебрегают 2 . [c.180]

Таким образом, если при реакции диффузионный обмеп в порах катализатора протекает по механизму Кнудсена, степень использования внутренней поверхности контакта мокно повысить путем повышения давления реакционной смеси. Когда в подавлящем большин- стве пор процесс начинает осуществляться по механизму нормальной диффузии, дальнейшее повышение давления не приводит к ускорению внутридиффузионного транспорта. [c.181]

Хугшаген [36], [37] экспериментально обнаружил для диффузии в пористом теле, что соотношение (П-29) выполняется даже в случае хорошо установившейся нормальной диффузии. Он сумел объяснить это с точки зрения скорости передачи количества движения стенкам пор. Так как градиент давления )авен нулю, то и сдвиговое давление на стенки равно нулю. Тоэтому результирующая скорость передачи количества движения стенке должна быть также равна нулю. Приближенное уравнение для скорости передачи количества движения одной компоненты было рассмотрено при выводе уравнения (П-13). Для бинарной смеси при постоянном общем давлении можно написать [c.92]