Внешнедиффузионная и переходные с ней области

Дальнейшее увеличение линейной скорости до 0,5 м/с не приводит к увеличению конверсии изопентана. В то же время при всех линейных скоростях зависимость степени превращения изопентана от температуры проявляется в значительной мере. Таким образом, установлено, что при линейной скорости 0,3 0,4 м/с реакция протекает в переходной области между внешнедиффузионной и кинетической. При более высоких линейных скоростях газового потока реакция переходит в кинетическую область. [c.18]

Двухфазная модель процесса в слое катализатора для переходной к внешнедиффузионному режиму области [c.160]

Кинетическая и внешнедиффузионная области разделены переходной областью, в которой величины х и Р одного порядка и скорость процесса определяется как кинетическими, так и диффузионными факторами. В переходной области появляется зависимость скорости процесса от линейной скорости потока, становящаяся все более явной по мере роста отношения х/Р. а кажущаяся энергия активация снижается, падая практически до нуля во внешнедиффузионной области. [c.118]

Активность катализатора пропорциональна содержанию меди в катализаторе, как это видно из результатов исследований (рис. 4), что свидетельствует об отсутствии внешнедиффузионного торможения. Поэтому следует полагать, что реакция проходит в переходной области ири наличии внутри-диффузионного торможения. [c.379]

Таким образом, влияние процессов переноса вещества в газовой фазе может существенно изменять наблюдаемые кинетические закономерности химической реакции. Особенности наблюдаемой кинетики реакций, тормозящихся диффузией в газовой фазе, как и возможности расчета влияния диффузионного торможения и характеристики истинных кинетических закономерностей, были проиллюстрированы на некоторых примерах. Принципиальное значение имеет тот факт, что, несмотря на своеобразие поведения реакций различных кинетических типов, можно выделить ряд общих особенностей и с этим разграничить предельные области внешнедиффузионную, внутридиффузионную и кинетическую и соответствующие переходные области. [c.84]

Можно также отметить, что с повышением линейной скорости газового потока максимум на кинетических кривых становится более резко выраженным. При наиболее сильном влиянии внешнедиффузионного торможения (рис. 436, со = 1 см/с) максимальная скорость реакции составляет менее половины от значения, наблюдающегося в кинетической области. Интересно, что соответствующая этому случаю кинетическая кривая по форме близка к классической кинетической кривой топохимической реакции, протекающей во внешнедиффузионной области (см. рис. 6). По-видимому, для указанной кривой в области максимума скорости реакция протекает вблизи внешнедиффузионной области, а при меньших скоростях реакции — в переходной области. [c.179]

В промежуточном случае, когда значения констант скорости реакции и диффузии соизмеримы, реакция протекает в переходной области (между кинетической и внешнедиффузионной). [c.292]

Как отмечалось, гетерогенно-каталитическая реакция может протекать в кинетической, во внешнедиффузионной, во внутридиффузионной и в соответствующих переходных областях, Этим на- [c.297]

С практической точки зрения внешнедиффузионная область является самой невыгодной для осуществления гетерогенной реакции. Здесь работает только внешняя поверхность и далеко не достигаются те скорость и производительность катализатора, которые следуют из химической кинетики, кроме того, возможно спекание и рекристаллизация контакта из-за его высокой температуры при экзотермическом процессе и т. д. Наиболее вероятна внешнедиффузионная область при малой линейной скорости газа и высокой температуре реакции, когда увеличивается различие в константах скоростей химической реакции и массообмена и начинает выполняться неравенство й р, характерное для внешнедиффузионной области. Снижение температуры и увеличение линейной скорости газа ведет к переводу процесса во внешнекинетическую или переходную области. [c.184]

Левая часть последнего уравнения, соответствующая теплоотводу, линейна в отношении Т , а правая имеет сложную зависимость от Тп, так как к(Тп) связана с Тп уравнением Аррениуса. Графическое решение уравнения (У1-46) приведено на рис. 71, где прямые линии соответствуют теплоотводу, а 5-об-разная — выделению тепла при химической реакции. Они пересекаются в одной или трех точках, из которых особый интерес представляет последний случай. Точка 1 соответствует малой разности (Та—Т) и кинетическому (или близкому к нему) режиму процесса ( <р). В точке 3 разность (Гп — Т) велика, зерно сильно нагревается и процесс близок к внешнедиффузионной области. Точка 2 соответствует переходной от внешнедиффузионной к внешнекинетической области (А р), причем в этой точке тангенс угла наклона тепловыделения больше, чем теплоотвода. Это означает, что при малейшем колебании температуры произойдет ее понижение или повышение с переходом режима катализа в точки 1 или 3- Следовательно, переходная область 2 является в тепловом отношении нестабильной. [c.304]

Отметим, наконец, что во внутридиффузионной и смежных с ней переходных областях возможно существенное изменение температуры в порах, которое раньше уже рассматривалось для внешнедиффузионной области. В подобных случаях количественное описание процесса еще более осложняется. [c.311]

Понятно, что увеличение линейных скоростей газового потока и применение мелкозернистого катализатора, а также снижение температуры будут способствовать переходу реакции из внешнедиффузионной в переходную или кинетическую область. [c.10]

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]

ПРОЦЕСС В ПЕРЕХОДНОЙ К ВНЕШНЕДИФФУЗИОННОЙ ОБЛАСТИ В ОХЛАЖДАЕМОЙ ТРУБКЕ (ОКИСЛЕНИЕ О-КСИЛОЛА ВО ФТАЛЕВЫЙ АНГИДРИД НА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ КАТАЛИЗАТОРЕ) [c.156]

Пусть константы скоростей обеих реакций равны соответственно %1 и %2- В области, переходной от внешнедиффузионной к кинетической, скорости образования веществ Аз и Аз (соответственно р2 и рз) определяются формулами [c.133]

Процесс во внутридиффузионной области всегда устойчив. Условия существования и устойчивости стационарного режима в области переходной между внутри- и внешнедиффузионной могут быть найдены тем же путем, что и в п. 5, с заменой кон- [c.149]

Задача сорбции газа жз потока во внешнедиффузионной области формулируется аналогично. Однако дри сорбции газов не удается получить описанным выше способом уравнения внешнедиффузионной кинетики сорбции, так как при решении уравнения (5.3) нельзя воспользоваться приближенным выражением для скорости газа вблизи частицы минерала [4]. Жуховицкий и др., используя качественную теорию размерностей [б], нашли для режима течения газа, переходного от ламинарного к турбулентному, следующее выражение для кинетического коэффициента (константы скорости) внешней диффузии 171 [c.96]

Внешнедиффузионная и переходные с ней области [c.182]

ВНЕШНЕДИФФУЗИОННАЯ И ПЕРЕХОДНЫЕ С НЕЙ ОБЛАСТИ [c.301]

Переходная от внешнедиффузионной к внешнекинетической области дает результаты, промежуточные между кинетической и внешнедиффузионной. [c.313]

Так как в химико-технологическом процессе всегда участвует несколько веществ (два минимум), то уравнение (У.16) соответственно усложняется, поскольку появляется несколько коэффициентов диффузии, плотностей и т. п. Поэтому аналитический расчет коэффициента массопередачи практически невозможен и для его определения в каждом конкретном случае нужна постановка специального эксперимента. Сложная зависимость ( .16) может быть упрощена исключением ряда переменных, если известно, в какой области идет процесс — диффузионной, кинетической или переходной. Лимитирующую стадию можно определить, изучая влияние параметров технологического режима на общую скорость процесса и. Если и возрастает с повышением температуры в соответствии с законом Аррениуса (рис. 46) и температурный коэффициент > 1,5, то, как прав 1ло, лимитирующая стадия — химическая реакция, и процесс идет в кинетической области. Если же и растет с увеличением скоростей потоков реагирующих фаз, то лимитирующая стадия — это массообмен между фазами, и процесс идет во внешнедиффузионной области. На рис. 46 показано влияние температуры и скорости газового потока на кинетику процесса в системе Т—Г для обжига, горения, газификации. Из рис. 46 видно, что в области низких температур скорость процесса резко повышается с ростом температуры, так как определяющей стадией служит химическая реакция. В области высоких температур скорость химических реакций настолько возрастает, что процесс переходит в диффузионную область и общую скорость процесса лимитирует степень турбулизации газового потока (пропорциональная скорости газа гш ). Такой вид кривых зависимости скорости процесса или выхода продукта от температуры и скоростей реагирующих фаз (или от степени их перемешивания) характерен и для других гетерогенных систем. [c.109]

Из табл. 2.4 видно, что переходная область в зависимости от размера гранул может сильно сдвигаться. Интересно также, что на очень мелких гранулах внутридиффуаионной области может и вообще не наблюдаться и реакция из кинетической области может перейти непясредственно во внешнедиффузионную. Например, в нашем случае на гранулах размером [c.36]

Рассчитанные отношения w(p)/w(p) показаны на рис. 3.5, из которого видно, что в кинетической (р f HO- OjHBO внешнедиффузионной областях (р<Кк иб-> ) распределения локальных коэффициента обмена мвжно не учитывать. В переходной области (0,1 < Р < 5) )v (P) систематически завышена по сравнению с iv(P) максимально на 1%, т.е. в пределах точности измерения коэффициентов обмена [124] и акшв-ности катализатора. Результаты такого анализа структуры потока, обтекающего элементы зернистого слоя, позволили сделать вывод о том, что для практических расчетов стационарных процессов в неподвижном слое катализатора наружную поверхность зерен можно считать равнодоступной, а процессы переноса характеризовать средним значением коэффициента обмена, определяемым экспериментально. Для нестационарного процесса, возможно, неоднородность обтекания элементов зернистого слоя будет существенна, в этом случае необходим учет локальной структуры потока при построении модели процесса. [c.85]

Необходимо разграничивать процессы, протекающие в кинетической и диффузионной области. Этот вид классификации процессов сильно усложняется в гетерогенных системах, в особенности при взаимодействии компонента газовой или жидкой смеси с поверхностью твердого пористого материала. В таких процессах в зависимости от лимитирующего этапа можно наблюдать области внешнедиффузионную, переходную от внешне- к внутридиффузион-ной, внутридиффузионную (в порах твердого материала), внутреннюю— переходную и кинетическую. Такие области имеют наибольшее значение для гетерогенно-каталитических процессов. [c.35]

Вопросы теории диффузионного торможения при каталитических процессах рассмотрены в ряде научных статей и монографий [152—159]. Различают три основные области протекания каталитических процессов кинетическую, внешнедиффузиониую и внутри-диффузионную и соответствующие переходные области. [c.95]

Первую предельную область, в которой можно пренебречь влиянием макрокинетических факторов, называют кинетической областью, вторую — внешнедиффузионной. В интервале между ними лежит переходная область, кинетика процесса в которой выражается уравнением (VIII.6) в полном виде. [c.145]

Для иллюстрации приводим экспериментально найденную кривую gW--- 24) для процесса окисления ацетилена кислородом воздуха на активной двуокиси марганца [161]. Ниже температуры 110° С находится прямолинейный участок, соответствующий внутреннекинетической области. Теплота активации, рассчитанная для этой области, равна 12 ккал/моль. Между 170 и 320° С лежит второй линейный участок, отвечающий внутреннедиффузионной области. Теплота активации для этой области 6,4 ккал/моль. Выше температуры 390° С наблюдается третий линейный участок с очень, малым наклоном, отвечающий внешнедиффузионной области. Нелинейные участки кривой, соединяющие концы указанных линейных отрезков, отвечают переходным областям внутреннепереходной (ПО—170° С) и внешнепереходной (320—390° С). [c.153]

Поскольку скорость диффузии зависит от концентрации в первой степени, во внешнедиффузионной области реакция любого кинетического порядка будет протекать как реакция первого порядка, т. е. подчиняться уравнению (6). Уравнением (6) определяются и основные свойства реакций, протекающих во внешнедиффузионной области. Константа скорости диффузии в газовой фазе очень слабо зависит от температуры (наблюдаемая энергия активации порядка нескольких килодлюулей на моль против десятков и сотен килоджоулей на моль для химических реакций). Так же ведет себя наблюдаемая скорость реакций во внешнедиффузионной области. В переходной области наблюдаются промежуточные эффекты. [c.292]

Общий ход температурной зависимости наблюдаемой скорости реакции иллюстрирует график (рис. 73, а кривая Зельдовича). Четыре линейных участка на кривой Зельдовича соответствуют последовательной реализации прн повышении температуры кинетической, внутридиффузионной, внешнекинетической и внешнедиффузионной области, а нелинейные участки между ними — переходным областям. [c.299]

Чистокине- тическая область Первая переходная область Впешнекинети-ческая область Вторая (внешняя) переходная область Внешнедиффузионная область Третья (внутренняя) переходная область Внутреннедиффузионная область [c.184]

При регенерации промышленного шарикового аморфного алюмосиликатного катализатора процесс протекает при низких температурах в кинетической области, при средних температурах — в переходной, а затем во внепшедиффу-зиопной области. Остаточный кокс (2% на катализатор) окисляется при высоких температурах во внутридиффузион-пой области [3.42]. При этом чем меньше расход воздуха па регенерацию, том при бо.тсс низких температурах наблюдается переход реакции из кинетической области во внешнедиффузионную. Скорость регенерации во внешнедиффузионной области практически не зависит от концентрации кислорода в газе. [c.72]

Если скорость процесса определяется переносом вещества между потоком и поверхностью гранулы катализатора, то такой режим называется внешнедиффузионным. Известно, что высокотермические процессы могут иметь два устойчивых стационарных состояния — кинетический (или внутридиффузионный) и внешнедиффузионный режим. Процессы с небольшим тепловым эффектом — изо- и эндотермические — имеют область переходного режима между внешнедиффузионным и кинетическим. [c.160]

При регенерации промышленного шарикового аморфного алюмосиликатного катализатора [125, 126] процесс протекает прн низких температурах в кинетической области, при средних температурах в переходной, а затем во внешней диффузионной области. Остаточный кокс (20—25% масс, от исходного содержания, равнога 2% масс, на катализатор) окисляется при высоких температурах, во внутренней диффузионной области (рис. 4.44). Причем, чем. меньше расход воздуха на регенерацию, тем при более низких температурах наблюдается переход реакции из кинетической области во внешнедиффузионную. Протекание регенерации при низких температурах в кинетической области подтверждается полученными значениями эффективной энергии активации окисления кокса, равной 144,9 кДж/моль. Близкие к этому значения были получены ранее для кинетической области окисления кокса [127, 128]. [c.151]

В области переходной между внешнедиффузионной и внеш-некинетической, приповерхностная концентрация вычисляется из формул типа (111.21) и (111.22), после чего определяется макроскопическая скорость процесса. В области, помежуточной между внешнедиффузионной и внутрикинетической, используется та же формула с подстановкой ка вместо а в области, переходной между внешне- и внутридиффузиопной, правая часть уравнения (111.21) заменяется на выражение (111.46). В последнем случае для учета внешнедиффузионного торможения можно также сразу решать уравнение ( 11.40) с комбинирован ным граничным условием [c.128]

Следовательно, при удельных расходах воздуха на регенерацию до 300 об/об катализатора в 1 час окисление кокса в интервале температур от 450 до 500° протекает в переходной (от кинетической к внешнедиффзгзионной) области, а при температурах выше 500° — во внешнедиффузионной области. [c.176]