Внутридиффузионная область

Влияние внутренней диффузии на ход контактного процесса наблюдается, когда скорость этого процесса зависит от таких факторов, как, например, величина зерна или структура массы катализатора, с которой связано значение эффективного коэффициента диффузии. Во внутридиффузионной области концентрации реагентов на внутренней поверхности зерна отличаются от их концентраций внутри зерна. [c.289]

Условием химического подобия будет равенство скоростей реакции в модели и образце в расчете на единицу объема реактора. Однако поскольку скорость реакции может зависеть от диаметра зерна катализатора (в внутридиффузионной области), следует [c.467]

Показано [1], что реакция окисления кокса на катализаторе может протекать в кинетической или внутридиффузионной области. Если реакция протекает в кинетической области, ее скорость w не зависит от содержания кокса на катализаторе и выражается уравнением [c.307]

В контактных реакторах чаще всего процесс проходит в кинетической или внутридиффузионной областях. Учитывая большое влияние температуры на скорость реакции в этих областях, можно считать, что рещающее значение для увеличения масштаба имеет характер процесса теплопереноса. Этот процесс складывается из теплообмена в жидкости (газе) и в зернах катализатора, теплоотдачи на границе фаз и до стенки аппарата, конвекции в потоке реагентов при высоких температурах следует учитывать также теплообмен лучеиспусканием. [c.466]

Для характеристики процессов во внутридиффузионной области удобно использовать безразмерную величину т) — степень диффузионного торможения, или степень использования внутренней поверхности. Определим tj как отношение количества прореагировавшего в зерне вещества к такому количеству, которое реагировало бы при отсутствии диффузионного торможения [c.279]

В промышленном регенераторе в верхних секциях процесс протекает при относительно низких температурах и возможно существование кинетической области. В средних и нижних секциях процесс протекает при высоких температурах и в глубине зерна во внутридиффузионной области [261. [c.326]

Энергия активации оценена нами для внутридиффузионной области Е К = 10—100 К). Остальные коэффициенты математического описания и данные о работе промышленного регенератора в двух различных режимах приведены в табл. 1Х-3. [c.327]

Переход от внешнекинетической или внутридиффузионной области к внешнедиффузионной легко проследить с помош ью уравнения баланса вещества на внешней поверхности частицы [c.112]

В случае, когда внешнекинетическая область протекания реакции не осуществляется и прослеживается непосредственный переход из внутридиффузионной области во внешнедиффузионную, константу скорости реакции у. в уравнении (П1.35) надо заменить на величину У kD. Разумеется, соотношение (III.35). можно записать, лишь предположив, что внешняя поверхность частицы равнодоступна [1 ]. Выражая из него концентрацию реагента у активной поверхности, находим [c.112]

Сопротивление массопередаче из ядра потока к внешней поверхности, как было показано в разделе П1.2, всегда мало по сравнению с внутридиффузионным сопротивлением и начинает играть заметную роль только в глубокой внутридиффузионной области протекания реакции. Поэтому граничные условия для уравнений (III.61), заданные на внешней поверхности частицы Г, можно записать в виде [c.121]

Скорость реакции во внутридиффузионном режиме. Во внутридиффузионной области протекания реакции задача вычисления фактора эффективности значительно упрощается, и зависимость его от основных параметров процесса может быть получена в аналитической форме. Действительно, если реакция необратима, то во внутридиффузионном режиме концентрация ключевого (лимитирующего) вещества в центре пластины близка к нулю поэтому формулу (111.74) можно переписать в виде [c.128]

Во внутридиффузионной области можно положить в уравнений [c.135]

Кривые М (9п), соответствующие разным могут иметь в области 0п 1 минимумы (точки 7 и 5) и максимумы (точки 2) и выходят во внутридиффузионной области на единую асимптотическую кривую, определяемую формулой (III.127). Наличие на кривой М (0п) экстремумов означает существование в рассматриваемой задаче множественных режимов, причем значения 0п, при которых йМ 4% = — О (точки 1—3 на рис. III.11 и III.12), разделяют чередующиеся области устойчивых и неустойчивых режимов. Заметим, что точки 4 и 5 (соответствующие значениям о, при которых в задаче с заданными значениями поверхностных концентраций Со и температуры То происходил перескок между режимами) попадают в область неустойчивых режимов, разделяющих внутрикинетическую и внутридиффузионную области. Таким образом, наличие сопротивления теплоотводу на внешней поверхности катализатора приводит к расширению области неустойчивых режимов. Это проявляется также в возникновении неустойчивой области при 0 <С 4,5, когда задача без внешнего сопротивления вообще не имеет неустойчивых режимов. Скачкообразные переходы во внутренних режимах могут наблюдаться, как это видно из рис. III.12, до 0 = 2. [c.137]

Все три предельных случая характерны для протекания процесса эмульсионной полимеризации. Кривая 1 (кинетическая область) характерна для первоначальной стадии процесса (первая стадия) до момента исчезновения мицелл эмульгатора. Кривые 2 и 3 (промежуточная область) характеризуют вторую стадию (от момента исчезновения мицелл эмульгатора до момента исчезновения капель мономера). Кривая 4 (внутридиффузионная область) характерна для третьей стадии процесса. Из рис. 3.4 видно, что на первой стадии зона реакции занимает всю частицу и реакция протекает равномерно по ее объему. Затем, по мере расходования мономера в частице, зона реакции постепенно смещается к границе раздела фаз. К концу второй и началу третьей стадии она локализуется в узкой пограничной области со стороны полимер-мономе р-ной частицы. Наконец, когда весь мономер в водной фазе израсходуется, реакционная зона опять распространится на всю частицу, связывая оставшиеся молекулы мономера. [c.157]

Внутридиффузионная область. Обычно катализаторы являются высокопористыми веществами с высокой удельной поверхностью (суммарной поверхностью 1 г катализатора, доступной для молекул реагентов). Поверхность пор высокопористого катализатора составляет практически всю полную поверхность, на которой может происходить реакция внешняя поверхность частиц катализатора обычно не превышает 0,01%. Если реакция протекает медленно относительно внешней диффузии, то молекулы реагентов диффундируют в поры катализатора. Сталкиваясь со стенками [c.140]

Порядок реакции во внутридиффузионной области равен (га- -1)/2. Для реакций первого порядка наблюдаемый порядок равен истинному, для реакций, у которых 1, наблюдае- [c.142]

В этом случае производительность катализатора до полного его отравления зависит не только от соотношения констант скорости реакции fei и взаимодействия яда с катализатором к, но и от соотношений концентраций реагента и яда. Производительность Катализатора обратно пропорциональна концентрации яда. Если на частично отравленном катализаторе реакция идет во внутридиффузионной области, то влияние отравления сказывается в меньшей степени, чем в кинетической области. [c.154]

Если реагенты или один из реагентов находится в жидкой фазе, то условия транспорта реагентов к внешней и внутренней поверхностям катализатора резко изменяются относительно газофазных реагентов. Для газов коэффициент диффузии имеет порядок 10 м , для молекулярной диффузии в жидкости коэффицент диффузии 10 5 см с — на четыре порядка меньше. Концентрация в жидкости на два порядка выше, чем в газе при атмосферном давлении, но скорость диффузии остается значительно меньшей. Для реакции первого порядка, протекающей во внутридиффузионной области, отношение скоростей при газофазной и жидкофазной реакциях имеет порядок [c.155]

Поскольку константа скорости реакции возрастает с температурой значительно сильнее, чем коэффициент диффузии, повышение температуры благоприятствует переходу реакции во внутридиффузионную область. Следовательно, при повышении температуры влияние внутридиффузионного торможения, как и внешнедиффузионного, усиливается. При этом внутридиффузионное торможение начинает сказываться на наблюдаемой кинетике реакции при более низких температурах, чем внешнедиффузионное торможение, особенно, если диаметр пор достаточно мал (меньше 100 нм при атмосферном давлении) [3.43]. При наличии внутридиффу-зионного торможения квазистационарный режим не устанавливается. [c.74]

Рассмотренные случаи вполне аналогичны внутрикинетической, внешнедиффузионной и внутридиффузионной областям протекания реакции на твердом пористом катализаторе. [c.158]

Б. Первая стадия протекает во внутридиффузионной области, а вторая — в кинетической. [c.220]

B. Обе стадии протекают во внутридиффузионной области. [c.220]

В случае, когда скорость реакции пропорциональна среднему геометрическому из константы скорости реакции и ко,эффициента диффузии, соответствующая макрокинетиче-ская область называется внутридиффузионной областью. Поскольку коэффициент диффузии весьма слабо зависит от температуры, наблюдаемая энергия активации составит половину ее истинного значения. Скорость реакции, протекающей во внутридиффузионной области, зависит также от размеров зерен твердого материала и среднего радиуса пор. Величина фактора диффузионного торможения для внутри- [c.73]

Величина энергии активации оценена по данным работы 44] для внутридиффузионной области (Е/К = 10 00°К). Величины остальных коэффициентов математического 0(писа-ния и данные о работе промышленного регенератора в двух различных режимах приведены в табл. 8.1. [c.181]

ЭТОМ сильно возрастает величина к (в 1,4—1,8 раз при увеличении температуры на 10°) и соответственно х, а реакция переходит во внутридиффузионную область, для которой. Енабя [c.279]

Следует иметь в виду, что с повышением температуры энергия акт ивации не меняется скачкообразно от Е до EI2. Соотношение (VIII. 17) является строгим только при больпшх х, а при повышении температуры их меняются монотонно. Соответственно и набл монотонно уменьшается во внутридиффузионной области. [c.279]

Исследуем, например, используя уравнение (IX.16), процесс регенерации алюмосиликатных катализаторов. Установлено [1], что при температурах выше 500 °С и при содержании кокса на катализаторе выше 3% этот процесс протекает во внутридиффузионной области. Характеристики алюмосиликатных катализаторов достаточно хорошо известны. Так, с = 1.05 Дж/(г-град) Л эф определен в ряде работ, в том числе в работе [7], и может быть принят равным 4-10 см с плотность катализатора у = = 1,1 г/см коэффициент теплоотдачи от катализатора к газовому потоку — 840 кДж7(м /ч град) [8]. Величины д и р в наших расчетах были выбраны из условия, что для окисления 1 моля кокса требуется 1 моль кислорода и при этом выделяется тепло в количестве 400 900 Дж. [c.301]

В табл. 4.3 приведены сводные данные о влиянии области протекания реакции на ее кинетические параметры. Рассмотрим, как изменяется область протекания реакции с изменением условий ее проведения. Изменение температуры в наибольшей степени влияет на скорость реакции, проходящей в кинетической области, в значительно меньшей степени — при протекании реакции во внутридиффузионной области и практически не влияет на скорость реакции, если она протекает во внешнедиф-фузиоиной области. С повышением температуры реакция, протекающая во внутренней кинетической области, в результате возрастания константы скорости начинает тормозиться диффузией в порах и переходит во внутридиффузионную область. При дальнейшем повышении температуры продолжение возрастания константы скорости приводит к торможению реакции внешней диффузией, и реакция переходит во внешнедиффузионную область. Далее повышение температуры на скорость реакции влияния практически не оказывает. На рис. 4.2 приведена зависимость константы скорости реакции первого порядка на пористом катализаторе от температуры. На непористом катализаторе осуществляются только два режима— внешнекинетический и внешнедиффузионный. Если во внутренней кинетической области реакция протекает по первому порядку, то влияние [c.151]

Реакция на. внешней поверхности. При дальнейшем увеличении модуля Тиле процесс переходит во внешнекинетический или внешнедиффузионный режим. Первый из них встречается в процессах на пористых катализаторах Довольно редко. Нетрудно видеть, что два вышеупомянутых условия осуществления внешнекинетического режима (стр. 108) могут быть одновременно удовлетворены только в том случае, если выполнено неравенство D/d DJ8. Последнее возможно либо при настолько быстром обтекании пористой частицы потоком газа, что толщина диффузионного пограничного слоя б будет много меньше характерного размера неоднородности зерна i , Либо в случае, когда пористость частицы незначительна и величина а = D D аномально мала. При D/d > DJ8 процесс переходит непосредственно из внутридиффузионной области во внешнедиффу-аионную, минуя внешнекинетическую для частиц с развитой пористостью этот случай является наиболее типичшш. [c.111]

Рис. 4.2. Зависимость константы скорости от температуры в координатах Аррениуса для реакции первого порядка, протекающей на пористом катализаторе / —анутрикинетическая область // — внутридиффузионная область /// — внешнекинетическая область /V — внешнедиффузи он-ная область.

Рис. 4.2. <a href="/info/366508">Зависимость константы скорости</a> от температуры в <a href="/info/9137">координатах Аррениуса</a> для <a href="/info/891867">реакции первого порядка</a>, протекающей на <a href="/info/8779">пористом катализаторе</a> / —анутрикинетическая область // — внутридиффузионная область /// — <a href="/info/779711">внешнекинетическая область</a> /V — внешнедиффузи он-ная область.

Здесь важно отметить, что при учете параметров и скорости реакции для ключевых компонентов следует выражать в обобщенном виде, который охватывал бы внутрикинетическую, нереходную, и внутридиффузионную области протекания реакций. Такие выражения, если их вообще удается получить, оказываются чрезвычайно громоздкими и мало пригодными для анализа и решения. Поэтому в случае сложных реакций такой подход оказывается практически неприемлемым. Другой метод рещения поставленной задачи, чпри-годный нри отсутствии внешнедиффузионного торможения, поясним на примере последовательной реакции А - -Аа- Аз и модели структуры зерна в виде прямолинейных цилиндрических пор. [c.191]

Модель обеспечивает решение поставленной задачи оптимизации, но наиболее перспективным способом интенсификации процесса получения сульфокатионитов является подбор растворителя, обеспечивающего перевод процесса во внешнекипетическую или внутридиффузионную области его протекания. [c.368]

Возможен случай, когда одна из реакций протекает во внутридиффузионной области, а вторая — в кинетической. Если О а Ох, но 2 < 1, то вторая реакция может протекать в кинетической области, тогда как первая проходит во внутридиффузион-ном режиме. Легко видеть, что в этом случае величина Ш1/Ш2 меньше (Wl w2)", т. е. скорость первой реакции снижается относительно скорости второй в большей степени, чем когда обе реакции протекают во внутридиффузионной области. [c.144]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология