Диффузия в пористых катализаторах

Диффузию в пористом катализаторе и реакцию на его внутренней поверхности рассмотрим на примере круглого зерна радиусом Но в изотермических условиях. Предположив, что диффузия проходит в соответствии с кнудсеновским механизмом, диффузионный [c.285]

Молекулярная диффузия в пористых катализаторах. В пористых телах молекулярная диффузия, аналогичная молекулярной диффузии в объеме, наблюдается только для систем с крупными порами при относительно высокой плотности газа и в тех случаях, когда поры полностью заполнены жидкостью. [c.153]

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ДИФФУЗИЯ В ПОРИСТЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ [c.42]

Пример 1.3. Определение аффективного коэффициента диффузии в пористом катализаторе. [c.52]

Таблица 1,9. Диффузия в пористых катализаторах (данные на рис. ЫО)

В уравнения, описывающие химическое превращение реагентов в грануле, входят два параметра — эффективный коэффициент диффузии и внутренняя удельная поверхность катализатора, значения которых определяются строением пористой структуры. Пористая структура катализаторов представляет собой твердый каркас, пронизанный системой сообщающихся друг с другом полостей нерегулярной формы и разнообразного размера. Эти полости называются порами. Объем пор, содержащихся в единичном объеме пористой массы катализатора, определяет пористость е, а поверхность пор образует внутреннюю удельную поверхность катализатора 5. Сложный нерегулярный характер пористой структуры делает нереальным точное описание ее свойств и процессов, происходящих внутри пористой массы катализатора. Поэтому реальная пористая структура заменяется моделью, представляющей твердый каркас или свободное пространство пористой массы в виде совокупности элементов правильной геометрической формы. Многочисленные геометрические модели пористой структуры катализаторов можно разбить на две группы капиллярные и глобулярные. Подробное описание различных моделей пористых материалов читатель может найти у авторов [82]. Ограничимся рассмотрением лишь тех моделей, которые используются для описания диффузии в пористых катализаторах. [c.161]

Процесс переноса массы в пористых катализаторах анализировать значительно труднее, чем перенос теплоты. Это связано с тем, что помимо переноса за счет молекулярной диффузии в крупных порах имеет место кнудсеновский перенос в порах малого диаметра, причем оба типа переноса сопровождаются локальными адсорбционно-десорбционными процессами. Перенос массы в крупных порах, диаметр которых много больше длины свободного пробега молекул, хорошо описывается уравнением молекулярной диффузии. Массоперенос в порах, диаметр которых сравним с длиной свободного пробега молекул, определяется кнудсеновской диффузией. Разница между коэффициентами молекулярной и кнудсеновской диффузии может достигать двух порядков. Так, например, экспериментально определенный коэффициент кнудсеновской диффузии окиси углерода в катализаторе в процессе окисления СО в избытке кислорода при 300 °С имеет величину 0,0088 см с, а коэффициент молекулярной диффузии для пор, радиус которых превышает 0,1 мкм, в этих условиях достигает 0,52 см /с [1]. Попытки вывести формулы для определения эффективных коэффициентов диффузии в пористых катализаторах на основе коэффициентов молекулярной и кнудсеновской диффузии с учетом распределения пор по диаметрам не привели к успеху, так как не удается учесть влияние извилистости пор и степень влияния непроточных пор на средний коэффициент переноса. Кроме того, процессы молекулярной и кнудсеновской диффузии в порах сопровождаются локальными адсорбционно-десорбционными процессами, которые снижают величину эффективного коэффициента переноса. [c.68]

Для описания диффузии в пористых катализаторах используют уравнение (2.2.2.23). Влияние пористой структуры материала на эффективный коэффициент диффузии можно рассматривать на основе различных моделей, из которых наиболее широко применяют модель извшшстых капилляров, модель со случайным пересечением пор и серийную модель [12]. Согласно модели извилистых капилляров, эффективный коэффициент диффузии для изотропных однородно-пористых материалов выражается соотношением типа (2.2.2.24) [13] [c.536]

Предпринимались попытки определить коэффициент извилистости и с помощью глобулярных моделей. Методом усреднения траекторий молекул вокруг шаров при молекулярной диффузии было получено соотношение р = 1 — (4 — я) (1 — е) /п. Для кнудсеновской диффузии авторами [124] было предложена зависимость Р = л/з/е- Используя вариационный метод двойственных оценок с помощью модели хаотично расположенных сфер, автор [125] получил верхнюю оценку коэффициента диффузионной проницаемости для молекулярной диффузии /7 = е/( 1 — 0,5 1п е). Сравнение экспериментальных данных с правой частью этого соотношения показало эффективность оценки. Из изложенного следует, что коэффициенты извилистости и КДП, определенные различными методами, обусловливаются моделью пористой структуры, которая используется для рассмотрения диффузии в пористых катализаторах. Тем не менее можно говорить о том, что теоретические методы позволяют получить правильную качественную оценку для этих коэффициентов. С достаточным основанием можно считать, что КДП является нелинейной функцией пористости вида П — г1(г). Обработка опубликованных в литературе экспериментальных данных позволила оценить интервалы изменения КДП промышленных катализаторов 0,25е < Я < е/(1 — 0,51пе) 0,1е < Якн < 0,5е и средние значения Ям = 0,5е, Лкн = 0,25е. Различие средних оценок и интервалов изменения КДП можно считать согласием с выводом о различии КДП для разных режи- [c.165]

Расчет эффективного коэффициента диффузии в пористом катализаторе очень важен для оценки вклада частицы внутренней диффузии в общую скорость реакции. Известно много исследований по экспериментальному измерению и оценке эффективного коэффициента диффузии (см. прекрасные обзоры Сатерф илда и Шервуда [1] и Петерсена [2]). Однако мало уделялось внимания вопросу, является ли величина эффективного коэффициента диффузии в случае отсутствия реакции той же самой, что и для диффузии с реакцией. Предметом данной статьи является исследование различия средних радиусов пор и эффективных коэффициентов диффузии для этих двух случаев. [c.83]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология