Влияние газовой диффузии

Влияние газовой диффузии [c.215]

Кратко рассмотрим системы газ — твердое тело с наличием реакции в пределах твердой фазы. Такие системы представляют интерес в каталитических реакциях, когда катализатор выступает в виде микропористого твердого тела, через которое могут мигрировать реагенты и реакционные продукты под влиянием градиента концентрации, следуя закону диффузии Фика. Эффективный коэффициент диффузии зависит от механизма диффузии через поры (которая может быть обычной газовой диффузией или кнудсенов-ской диффузней, сопровождающейся мобильностью адсорбированных слоев), а также от геометрии пор. Проблемы оценки корректной величины эквивалентного коэффициента диффузии по известным значениям диаметров пор и их геометрии обсуждались в некоторых аспектах Франк-Каменецким [11], а также в работах [12-15]. [c.46]

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]

Если радиус пор меньше, то значительное влияние на диффузию оказывают столкновения молекул со стенками пор. Такой вид переноса массы называется кнудсеновской диффузией. В этом случае коэффициент диффузии не зависит от давления и природы компонентов газовой смеси, но является функцией радиуса пор [c.284]

Влияние коэффициента диффузии на интенсивность массоотдачи в газовой фазе при абсорбции. [c.277]

Если реакция происходит в газовой фазе, на кривую Р см ожет оказывать влияние молекулярная диффузия. Для жидкостей это обстоятельство играет менее важную роль. [c.32]

Таким образом, решающее значение приобретает получение кинетических данных в изотермических условиях. В экспериментальном реакторе должно быть устранено влияние диффузии. Уменьшить влияние внешней диффузии можно благодаря высоким скоростям газового потока. Скорость потока в экспериментальном реакторе можно варьировать, меняя одновременно количество реакционной смеси и количество катализатора. Величина может оставаться постоянной при разных скоростях реакционной смеси. [c.124]

Влияние концентрационной диффузии и фильтрационного переноса на селективность процесса разделения газовых смесей в пористых мембранах исследовалось в работе [20]. На рис. 2.8 приведены результаты расчетов фактора разделения ац, как функции отношения давлений в дренажном и напорном каналах, для смесей N2 и СО2 при различных значениях эффективного радиуса пор, среднего давления газа в мембране и температуры процесса. Видно, что селективность процесса максимальна при малых размерах пор и низком среднем давлении в мембранах, т. е. в условиях, исключающих концентрационную диффузию и фильтрационный перенос и соответствующих свободномолекулярному течению газа в порах мембраны [c.66]

Влияние коэффициентов диффузии в газовой и жидкой фазах. [c.130]

Влияние внутренней диффузии кратко обсуждалось в гл. 2, где было показано, что оно является наиболее важным ограничением производительности большинства пористых катализаторов, рабо-. тающих при умеренных температурах. В отличие от диффузии в газовой пленке, внутренняя диффузия не зависит от скорости газа вне гранул катализатора. С другой стороны, несомненно, она определяется объемом пор, их радиусом и размером гранул. [c.51]

В 1957 г. М. Дж. Голей предложил эффективный вариант газовой хроматографии — капиллярную хроматографию. В капиллярной хроматографии в противоположность обычной газо-жидкостной неподвижную жидкую фазу (НЖФ) наносят не на гранулированный носитель, а на внутренние стенки тонкого капилляра, играющего роль хроматографической колонки. Этот капилляр принято называть капиллярной колонкой, хотя он по виду ничего общего не имеет с колонкой, а скорее всего напоминает проволоку. Отсутствие зернистого материала в капилляре устраняет вредное влияние вихревой диффузии на размывание хроматографических полос, поскольку это означает резкое уменьщение ВЭТТ, Далее, уменьшается значительно сопротивление потоку газа-носителя и устраняется возможность разложения жидкой фазы при повышении температуры вследствие каталитической активности носителя — зернистого материала. Каталитической активностью, хотя и в меньшей степени, обладает и внутренняя стенка металлического капилляра. [c.73]

Влияние коэффициента диффузии. Влияние критерия Рг, или коэффициента диффузии D, на массоотдачу еще недостаточно ясно. Исследования по вопросу о влиянии на Рр проводились преимущественно при испарении чистых жидкостей в газовый поток (в данном случае Рр Хр). При этом изменение достигалось тем, что испаряли в один и тот же газ (обычно воздух) различные жидкости (метод 1) или испаряли в разные газы (воздух, СОг, [c.116]

Метод моментов был использован [34] для определения той минимальной скорости газового потока, при которой практически исключалось влияние внешней диффузии, для подтверждения изотермичности процесса и для оценки влияния пристеночного эффекта. [c.238]

Влияние столкновений между молекулами. Значение 5 зависит также от структуры фильтра и от отношения частоты столкновений молекул со стенками пор к частоте столкновений молекул друг с другом (см. разд. 3.1.2), т. е. тем самым от режима газовой диффузии через пористый фильтр (см. разд. 3.1—3.7). [c.56]

В химических процессах очень часто приходится иметь дело с явлениями, где одновременно в одной и той же системе протекают процессы диффузии нескольких веществ и переноса тепла. Это означает, что в каждой точке пространства, в каждый момент времени сосуществуют градиенты концентраций нескольких веществ и градиент температуры. До сих пор мы принимали, что диффузионный поток каждого вещества зависит только от градиента его собственной концентрации (или парциального давления),а тепловой поток — только от градиента температуры. Такой метод рассмотрения мы будем называть приближением независимой диффузии. Пользуясь им, мы пренебрегали взаимным влиянием процессов диффузии различных веществ, а также процессов диффузии и теплопроводности. Приближение независимой диффузии достаточно близко к действительности для смесей, разбавленных растворителем в случае жидкостей или не диффундирующими в данных условиях газами — в случае газовых сред. Чем меньше концентрация диффундирующих веществ в растворе или в газовой смеси, тем более точным становится приближенный метод описания процессов переноса, которым мы пользовались в предыдущих главах. [c.169]

Нри еще более высоких температурах наблюдается влияние внешней диффузии (из газового объема), что сказывается тш расхождении экспериментальных кривых, отвечающих разным скоростям дутья. [c.188]

В (С + Сг) является g, что затрудняет определение положения максимума С и приводит к постепенному увеличению суммы g + С(), стремящейся к пределу. Этот эффект доказан экспериментально для суммарных значений С в табл. 4. Условия, которые превалируют в случае найлоновых колонок, описанных в данной статье, приводят к постепенному падению эффективности с ростом времени удерживания до определенного минимального значения. На практике при работе с колонками, характеризующимися высокими значениями а, когда сопротивление массопередаче в газовой фазе g) является определяющим, следует использовать газ-носитель с малой плотностью, например водород или гелий, для увеличения коэффициента диффузии растворенного вещества в газовой фазе. При применении колонки с малыми значениями а, когда доминирующим является фактор С , влияние коэффициента диффузии растворенного вещества в газовой фазе невелико и может быть использован любой газ-носитель. При низких значениях а и при скоростях газа ниже оптимальной скорости предпочтительнее применять аргон или азот для снижения продольной диффузии. [c.210]

Если процесс протекает при субатмосферных давлениях, на его скорость сильное влияние оказывает диффузия исходных и конечных газовых продуктов через граничный газовый слой (диффузионный контроль). Поэтому скорость такого процесса увеличивается при увеличении скорости газового потока или снижении давления газа и в большей степени определяется скоростями поверхностных процессов. Например, кинетический контроль процесса окисления вольфрама при Т > 2000 °С наступает при Ро, = 13. .. 130 Па. [c.405]

Естественно, что выравнивание концентраций в сечении уменьшает влияние динамической диффузии и стеночного эффекта, а также эффекта, вызываемого неравномерностью движения газа по различным каналам (между зернами в насадочной колонке). Поэтому в данном случае следует стремиться к увеличению коэффициента диффузии в газовой фазе. [c.36]

Таким образом, влияние внешней и внутренней диффузии на размытие хроматографических полос идентично влиянию продольной диффузии в газовой фазе. Тогда эффективный коэффициент диффузии с учетом продольной составляющей можно представить в виде [c.42]

Следует учитывать еще один вид диффузии, связанный с распределением скоростей газа-носителя по сечению трубки. При разделении компонентов в капиллярной колонке график распределения скоростей по сечению, как известно из гидродинамики, представляет собой параболу с максимумом в центре колонки. В этом случае также происходит размытие полос, связанное с так называемой динамической диффузией, которая в основном и определяет ширину полосы в капиллярной хроматографии. При разделении компонентов в насадоч-ной колонке сопротивление потоку вблизи стенки меньше, чем в центре, поэтому скорость газа у стенок выше. Совершенно очевидно, что это вызывает неравномерное распределение концентрации по сечению и, следовательно, поперечный диффузионный поток. Это явление носит название стеночного эффекта. Естественно, что выравнивание концентраций по сечению уменьшает влияние динамической диффузии и стеночного эффекта, а также эффекта, вызываемого неравномерностью движения газа по различным каналам (между зернами в насадочной колонке). Поэтому в данном случае следует стремиться к увеличению коэффициента диффузии в газовой фазе. [c.42]

Следует подчеркнуть, что концентрация дефектов в полупроводнике зависиТ С Т газовой среды, в которой он находится. В атмосфере кислорода электропроводность полупроводников р-типа (N10, СГзОз) растет, а /г-типа (ZnO) — падает (рис. 49). В атмосфере водорода или других восстановителей наблюдается обратный эффект [82—86]. Поскольку диффузия дефектов с поверхности в объем есть активационный процесс, глубина слоя, на котором сказывается влияние газовой атмосферы, зависит от температуры. Таким образом, концентрация дефектов на поверхности зависит от газовой атмосферы и может превосходить концентрацию, дефектов в объеме. [c.128]

На рис. 2.6 представлены результаты экспериментальных исследований проницаемости чистых газов через пористое стекло Викор [17], а в табл. 2.2 приведены некоторые параметры, входящие в уравнение (2.66). Видно, что температурная зависимость комплекса АгУМгТ для газов, исключая водород и гелий, имеет четко выраженный минимум, который определяется противоположным воздействием температуры на газовую диффузию и поверхностное течение. Ниспадающая ветвь кривой соответствует области, где доминирует перенос в поверхностном слое. При высоких температурах преобладает влияние газовой диффузии и наблюдается рост величины ЛгУМгГ. Для гелия и водорода исследованная область температур находится выше минимального значения температуры, эффект поверхностного течения здесь невелик. Применение методов подобия позволило преобразовать уравнение (2.66) к безразмерному виду [18] [c.62]

Выбор способа восстановления и использования катализатора зависит от его структуры и от действия ядов. Во время восстановления железо, образовавшееся в одной части катализатора, не должно подвергаться действию воды, получаюш ейся при восстановлении других частей катализатора. Этого нельзя избежать в отдельной грануле, поскольку железо, образовавшееся на ее поверхности, подвергается воздействию воды, образуюш,ейся в результате восстановления внутри гранулы. Вследствие этого более крупные гранулы катализатора имеют тенденцию к более низкой удельной активности, чем более мелкие гранулы катализатора, которые во время восстановления в меньшей степени подвергаются действию воды. (Более мелкие частицы также реакционноспособнее, поскольку, как это обсуждается далее, они в меньшей степени подвержены влиянию газовой диффузии.) Во время восстановления в слое катализатора вода, получившаяся от восстановления нижних частей слоя (на выходе), не должта вступать в контакт с верхним слоем восстановленного катализатора (на входе) в результате обратной диффузии или смешения. При рециркуляции газа — восстановителя необходимо удалять воду из выходяш,его газа путем его охлаждения в рецикле. [c.165]

Т и б и л о в С. Г., Р а м м В. М., Б а р а н о в а А. Р1., Техн. и эконом, информ. НИУИФ им. Я. В. Самойлова, Л 1—2, 81, 89, 93 (1966). Исследование абсорбции хорошо растворимых газов в дисковой колонне. Исследование влияния концентрации олеума на абсорбцию серного ангидрида в дисковой колонне. Влияние коэффициента диффузии на коэффициент массоотдачи в газовой фазе в насадочной колонне. [c.276]

Некоторые результаты расчетов нестационарных режимов промышленного реактора окисления о-ксилола представлены на рис. 3.52. Они уточняют выводы по квазигомогенной модели. Из рис. 3.52 видно, что температурные градиенты в зерне незначительны, т.е. зерно изотермично. В противоположность этому имеются значительные концентрационные градиенты в зерне, указывающие на сильное влияние внутренней диффузии. Разности концентрации в зерне наиболее значительны в передних горячих участках слоя катализатора и уменьшаются с понижением температуры вследствие более сильного охлаждения по сравнению с тепловыделением в последних участках слоя. Разности концентрации и температуры между наружной поверхностью зерна и газовой фазой в общем были малы, только в горячей точке разность температуры превышала 5° по оси реактора. [c.173]

Во многих случаях влияние молекулярной диффузии очень мало, например в жидкостной (мало D) или при больших скоростях в газовой хроматографии. Однако этот фактор универсальный, он действует в насадочных и капиллярных колонках, в случае сорбируюш,ихся и несврбируюш,ихся компонентов, в потоке и неподвижной среде. [c.61]

Градиенты концентраций. Кроме возможных градиентов концентраций, oбy л 0iвлeнныx обычными явлениями переноса к внешней и внутренней поверхности катализатора, в проточной системе возможно возникновение градиентов концентраций вдюль потока. Так, вдоль слоя катализатора может возникнуть градиент концентраций продуктов, реакции, направленных в сторону, обратную потоку. Этот градиент будет тем больше, чем меньше скорость потока и чем тоньше слой катализатора. В результате может возникнуть обратная (продольная) диффузия продуктов реакции, также нарушающая режим идеального вытеснения. Она обусловлена в основном перемешивающим действием гранул катализатора, обтекаемых газовой смесью [1078]. Во избежание этого для уменьшения градиента концентраций необходимо работать с достаточно большими скоростями потока (поэтому, в случае циркуляционной системы при больших скоростях циркуляции данный градиент будет мал) и со слоем катализатора достаточной высоты. Как показывают хроматографические данные [1078], для предотвращения заметного влияния продольной диффузии продуктов реакции необходимо, чтобы высота слоя (/) катализатора была достаточно велика (например, чтобы слой содержал по высоте не менее 10 зерен катализатора). При этом должно быть выполнено условие [7531.- [c.526]

Соотношение [28] может быть использовано и для решения вопроса о значении внутренней структуры катализаторов для протекания быстрых контактных процессов в условиях преобладающего влияния внешней диффузии (т)с 0.1). Согласно уравнению [28], в этом случае Л/ц ЮО. Изменение скорости в 10 раз будет происходить на глубине 0.023 средней длины капилляра. По сравнению с диаметром капилляра — это большая величина, и работающая внутренняя поверхность и в этом случае значительно превосходит внешнюю поверхность зерен катализатора. Так, например, при окислении аммиака на окиснокобальтовом катализаторе работающая внутренняя поверхность в 500 раз превосходит внешнюю поверхность зерен. Внутренняя структура зерен катализатора имеет, следовательно, существенное значение и для быстрых реакций. В условиях, когда проте кание этих реакций регулируется внешней диффузией, внутренняя структура не влияет на скорость, но определяет те граничные значения скоростей газового потока и температуры, при которых возможно протекание процесса во внешней диффузионной области. Этим объясняется увеличение допустимой нагрузки на платинородиевые сетки в процессе окисления аммиака после разрыхления внешней поверхности. [c.418]

Уже в первых работах по теории хроматографии [3—8] была установлена простая зависимость между формой хроматографического пика и свойствами системы адсорбент — адсорбат. При этом предполагалось мгновенное установление адсорбционного равновесия и отсутствие продольной диффузии. Получив свое известное основное уравнение хроматографии, Де Во [4] показал, что оно может быть использовано для решения как прямой , так и обратной задачи а) по известной изотерме адсорбции можно найти форму проявительного пика и б) по форме пика, снятой детектором, можно рассчитать изотерму адсорбции. По данным Кэссиди [9], измерившего изотерму адсорбции лауриновой кислоты на активированном угле, Де Во рассчитал форму пика лауриновой кислоты при элюировании ее петролейным эфиром (рис. 1П.1). Рассчитанная кривая прекрасно описала экспериментальную. Это, по-видимому, первый случай применения теории хроматографии для расчета формы пика по изотерме адсорбции. Более широкое распространение указан-, ный метод получил, однако, в газовой хроматографии, поскольку в этом случае, благодаря значительно меньшей вязкости газов, имеются более благоприятные условия для применения равновесной теории хроматографии, вследствие быстрого установления адсорбционного равновесия в каждой точке слоя колонки. Правда, в случае газов следует ожидать большего влияния продольной диффузии, на чем мы подробнее остановимся в дальнейшем. [c.109]

Член с константой С записан для газов, не сорбирующихся на поверхности пор. Он состоит из двух частей первая из них учитывает торможение за счет массопереноса в газовой фазе, вторая дает приближенное описание диффузии внутрь сферического зерна. Выражение для учета массо-аередачи основано на описании сопротивления пленки в ламинарном потоке, поэтому его лучше применять при малых скоростях. При больших скоростях потока описание будет менее точным, но влияние внешней диффузии на суммарное размытие полосы уменьшится, и это не должно сказаться на точности определения коэффициента внутренней диффузии. Теоретически константа С должна быть равна нулю для непористых таблеток. [c.165]

Скорость абсорбции СО2 водой увеличивается с повышением скорости газа и воды. Сопротивление диффузии СО2 через слой нейтральных газов, т. е. компонентов, растворяющихся значительно труднее, чем ОО2, является в условиях работы промышленных скрубберов главным фактором, регулирующим процесс абсорбции СО2, особенно при низких ее концентрациях. Сопротивление диффузии СО2 в жидкой фазе играет несколько меньшую роль, но его также следует принимать во внимание. При больше М содержании СО2 в газе, на прнмер 20—30%, влияние сопротивления диффузии в жидкой фазе на коэффициент массообмена иемиого меньше, че влияние сэиротивления диф-ф зйи в газовой фазе. [c.282]

В литературе имеются данные, подвергающие сомнению справедливость последнего соотношения. Некоторые авторы предлагают вообще не учитывать влияние вихревой диффузии, в других работах утверждается, что )эф.вихр з. Наибольшего внимания заслуживает так называемая сопряженная теория Гиддингса, из которой следует, что соответствующие значения эффективного коэффициента диффузии определяются не только диаметром зерна, но и диффузией в газовой полости (называемой, в общем, поперечной диффузией) [c.44]

Отсюда следует возможность определения коэффициента газовой диффузии на основании параметров пика [363]. Измерения проводили с использованием трубок длиной Li около 1 м и 2 около 14 м при газообразной пробе порядка сотых долей микролитра. Для учета концевых эффектов, связанных с влиянием объема пробы, объема камеры катарометра и т. д., Я определяли как [c.296]

В гл. 8 приведен ряд типичных примеров представлений и принципов, обсуждавшихся в предыдущих главах. В этой главе рассматриваются процессы каталитического окисления, гидрирования, крекинга, синтеза и разложения, а также некоторые аспекты электрокатализа и несколько необычных типов гетерогенного катализа, влияние твердых примесей на процесс окисления элементарного углерода. Рассмотрение каталитических реакторов в гл. 9 охватывает элементарный учет массопереноса, теплопередачи и газовой диффузии, некоторые конструкторские расчеты для адиабатических и изотермических условий, а такя е оптимизацию температурных и концентрационных профилей в различных типах слоев катализаторов. [c.19]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология