Диффузия в порах катализатора

Если лабораторная или опытная установка работает на катализаторе, зерна которого имеют ту же форму и размеры, что и в промышленном реакторе, то поправку, учитывающую уменьшение скорости вследствие диффузии в порах, можно не вводить. В тех случаях, когда диффузия в порах катализатора влияет на скорость процесса, данные лабораторных исследований, полученные на реакторе с неподвижным слоем, нельзя применять для реактора с псевдоожиженным слоем даже если реакция и катализатор те же. [c.149]

Выбранные размеры должны были позволить исследовать о)гая-" ние скорости потока на скорость реакции и теплообмен в трех режимах— ламинарном, турбулентном и промежуточном. В качестве катализатора применялась медь, нанесенная на поверхность носителя. Диффузия в порах катализатора влияния на процесс не оказывала. После ориентировочного определения размеров аппарата следовало проверить, достаточен ли выбранный объем слоя и не может ли произойти нежелательный рост температуры. [c.179]

При необходимости учета диффузии в порах катализатора и известных значениях факторов эффективностей гранулы катализатора последние должны быть умножены па соответствующие скорости по веществам (правая часть уравнения (5.11)). [c.237]

Кроме адсорбции, поверхностной реакции и десорбции, опреде-ЛЯЮШ.ИМ этапом процесса может быть диффузия реагентов из потока газа к поверхности катализатора или диффузия в порах катализатора. В этих случаях для установления уравнения скорости используются известные физические законы. [c.216]

Диффузия в порах катализатора в жидких средах весьма затруднена вследствие сильного повышения вязкости растворов в узких каналах (аномальная вязкость). Поэтому для катализа в жидкостях часто применяют дисперсные катализаторы. [c.33]

ДИФФУЗИЯ В ПОРАХ КАТАЛИЗАТОРА [c.66]

Реакции гетерогенного катализа представляют собой многостадийные процессы, включающие стадии внешней и внутренней диффузии в порах катализатора к поверхности зерен. Так как каталитическое превращение происходит на поверхности твердого тела, то скорости подобных реакций пропорциональны его суммарной поверхности, т. е. чем сильнее развита внутренняя поверхность, тем эффективнее действие катализатора. [c.524]

Присутствие асфальтенов приводит к дополнительным проблемам в процессах гидрогенизационной переработки угля и нефтяных остатков вследствие ограничения диффузии в порах катализатора и в основном потоке жидкости, где реакции протекают в трех фазах. Поэтому выбор реакторной системы для испытания активности катализатора имеет особенно важное значение для гидрирования угля СРК и для других стадий переработки угля. [c.216]

Скорость всего процесса лимитируется диффузией в порах катализатора. Рассмотрим одиночный капилляр, в котором идет реакция первого порядка. Составим уравнение материального баланса целевого компонента А в этих условиях. Схема процесса дана на рис. V-4. [c.178]

В большинстве имеющихся работ коэффициент диффузии в порах катализатора вычислен приближенно. Предложен метод диафрагм, позволяющий экспериментально определить коэффициент диффузии и вычислить скорости процесса, когда нет искажения явлениями переноса [351]. Пластинку катализатора помещают в виде перегородки (диафрагмы) в реакционный сосуд. Реакционная смесь омывает одну сторону диафрагмы, а вторая сторона обращена в замкнутое пространство, в котором имеется устройство для перемешивания газа и отбора проб. Со в замкнутом объеме будет соответствовать такой же концентрации в центре зерна ката- [c.210]

Внутренняя диффузионная область наблюдается тогда, когда скорости диффузии в порах катализатора соизмеримы со скоростью каталитического превращения на стенках пор. Здесь наблюдаются особые закономерности, рассмотрение которых и составляет главное содержание этого параграфа. [c.66]

При больших значениях фактора эффективности (около 0,85—1) можно принять, что сопротивление диффузии li внутренней поверхности катализатора и обратно мало и им можно пренебречь наоборот, ири низких значениях Е (около 0 —0,3) внутренняя поверхность не оказывает существенного влияния па ход процесса, и диффузию в поры катализатора можно не рассматривать. [c.178]

Денисовой и Розенталем [39 определялся эффективный коэффициент диффузии бутана на алюмохромовом катализаторе. Принятая авторами методика в основном совпадала с методикой, описанной выше. В основу расчета были положены уравнения кинетики сорбции на катализаторе с однородной поверхностью при малых заполнениях, уравнение диффузии в порах катализатора и уравнение изменения состава газа вдоль хроматографической колонки с идеальным вытеснением газа. Подробный анализ этих уравнений мы отложим до следуюш ей главы, где рассмотрена аналогичная модель с каталитической реакцией первого порядка. Уравнения для среднего времени пребывания молекулы в реакторе и дисперсии имеют следующий вид [c.180]

Эффекты продольной диффузии и диффузии в поры катализатора в этом разделе не будут учитываться. Адсорбционное равновесие в случае идеальной хроматографии устанавливается мгновенно и описывается изотермой Генри [c.195]

При изомеризации к-гексана, которая (в условиях дегидрогенизации на смешанном платино-алю-мосиликатном катализаторе) протекает через стадию образования и-гексена в качестве промежуточного продукта, скорость превращения строго ограничена скоростью диффузии в поры катализатора. [c.307]

Эффективность катализатора — отношение скорости реакции, лимитируемой диффузией в порах катализатора, к скорости той же реакции без учета диффузии. [c.388]

D — коэффициент диффузии в поре катализатора, см / сек. [c.479]

Таким образом, приведенные здесь экспериментальные данные говорят за то, что поверхностная миграция играет значительную роль при переносе газов и паров в порах катализаторов в условиях, где возможно образование физически адсорбированных слоев. Поверхностная миграция не играет важной роли в реакциях следующих двух классов 1) в реакциях, протекающих значительно выше температуры кипения реагирующих веществ и продуктов, и 2) в реакциях в жидкой фазе. Поверхностная миграция может играть значительную роль в реакциях, протекающих в газовой фазе при температурах, близких к температуре кипения реагирующих веществ или продуктов реакции. До сих пор автору неизвестны реакции, в которых было бы необходимо прибегать к поверхностной миграции для объяснения наблюдаемой скорости диффузии в порах катализатора. Однако [c.508]

Внутридиффузионное торможение процесса обычно связано с уменьшением скорости диффузии в порах катализатора. Из кинетической теории газов известно, что [c.404]

Прежде чем приступить к расчетам, необходимо уточнить качественный характер взаимосвязи между параметрами пористой структуры и производительностью катализатора. Для катализатора с монодисперсной структурой параметрами, определяющими объемную производительность катализаторов, являются пористость и средний радиус пор. Долгое время существовало мнение, что производительность монодисперсного катализатора является монотонной функцией пористости и среднего радиуса пор [6]. Это означает, что скорость реакции на таком катализаторе, отнесенная к единице объема его пористой массы, линейно возрастает с увеличением пористости и монотонно увеличивается до некоторого предела, соответствующего кнудсеновской диффузии в порах катализатора, при уменьшении среднего радиуса пор. Такая точка зрения оправдана при условии, что пористость и размер пор катализатора являются независимыми величинами. В действительности между этими параметрами может существовать взаимосвязь, обусловленная технологией формирования гранул катализатора, которая нередко описывается уравнением [c.159]

Когда гидрирование окиси углерода в метанол лимитируется диффузией в порах катализатора, степень использования внутренней поверхности падает с уменьшением отношения эффек ив- [c.147]

Пористый катализатор обладает поверхностью по БЭТ, равной 131 mVf, пористостью 0,39 см /см и объемной плотностью 1,47 г/см . Значения вязкости газа и коэффициента молекулярной диффузии D следует найти по теоретическим уравнениям, основанным на потенциальной функции Леннарда—Джонса. Константы e/fe и 0 для водорода соответственно равны 33,3 К и 2,968-lO s см. Коэффициент извилистости для диффузии в порах катализатора примерно составляет 4,0. [c.284]

Если в каталитическом процессе желаемым продуктом является промежуточно образующееся соединение [2], то для обеспечения селективности необходимо, чтобы скорость самой реакции была меньше скоростей любых диффузионных стадий. Так, например, при окислении нафталина во фталевый ангидрид или бензола в малеиновый ангидрид эти продукты могут далее окисляться до воды и углекислоты. При медленной диффузии в порах катализатора молекулы ангидрида, задерживаясь в нем, окислялись бы дальше. Поэтому здесь требуются катализаторы с небольшой длиной пор I, что достигается применением очень маленьких частиц катализатора, например в псевдоожиженном слое, или использованием частиц в стационарном [c.15]

Внутридиффузпонная область -ф 1 ф/В 1 у 0 /кр с1 (где ( п — диаметр пор). Лимитирующая стадия — диффузия в порах катализатора. Концентрация реагента падает в направлении к центру зерпа г. аталпзатора. [c.56]

Граничные условия (III.20) получают из баланса количества вещества, подводимого к торцам пластины массонередачей из ядра потока и отводимого внутрь диффузией в порах катализатора. Так как вся рассматриваемая система симметрична относительно центральной плоскости пластины, одно из граничных условий может быть заменено на условие симметрии d /dX = О при X = 0. [c.106]

Другой характерный параметр процесса — число Био — определяет соотношение между внешнедиффузионным и внутридиффузион-ным сопротивлением. При В1 1 основные транспортные затруднения должны быть связаны с диффузией в порах катализатора, а при В1 1 — с переносом вещества из ядра потока к внешней поверхности частицы. Последний случай практически нереален. Действительно, учитывая, что р = DJЬ (см. раздел П1.1), имеем [c.107]

У.12) относительно г необходимо знать функциональную зависимость коэффициента диффузии от радиуса пор. Если переход вну-трикинетического режима во внутридиффузионный происходит при кнудсеновской диффузии в порах катализатора, то г д ф не зависит от и решение уравнения (У.12) может быть проведено графически, как это представлено на рис. У.5. В противном случае решение уравнений (У.10) — (У.12) проводится численными методами. [c.192]

Диффузия в порах катализатора является одним из механизмов переноса тепла. Тепловой поток возрастает, что учитывается эффективным коэф шдаентом теплопроводности Л , который можно определять как [c.68]

Внутриди узионная область наблюдается тогда, когда скорости молекулярной и кнудсеновской диффузий в порах катализатора соизмеримы со скоростью каталитического превращения [c.681]

Во мн. практически важных случаях возможна детализация диффуз. режима. Напр., для газофазной р-ции в изо-термич-условиях на внутр. пов-сти зерна катализатора различают два характерных времени переноса внутри зерна (звутрядиффуз. режим) Хп, Н 10э, где Я — размер зерна, Вэ — эффективный коэф. диффузии в порах катализатора снаружи зерна (внешнедиффуз. режим) То, 6 0, [c.310]

Таким образом, можно сделать вывод, что аналоговые машины типа МН-14 могут успешно применяться при исследовании каталитических процессов, протекающих в кипящем слое катализатора, а также процессов, в которых приоутотвуат диффузия в порах катализатора. [c.458]

Отметив практическое значение определения величины поверхности и радиуса пор, мы далее рассмотрим экспериментальные способы измерения площади поверхности и объема пор с помощью методов, которые особенно пригодны для оценки величины внутренней поверхности и нористости твердых тел. В предпоследнем разделе этой главы, посвященном рассмотрению диффузии в порах катализатора, мы обсудим вопросы установления характеристик пористых структур и выбора соответствующих моделей. [c.161]

При рассмотрении процесса конверсии, протекающей на зерне катализатора, можно представить следующую физическую картину. Из потока реагирующей смеси к поверхности катализатора и в его поры диффундируют молекулы метана и водяного пара. На активных никелевых центрах протекает реакция конверсии, в результате которой образуются водород, оксид и диоксид углерода. Эти компоненты отводятся от поверхностей реакций в поток, лротекающий между зернами катализатора. Скорость отвода, подвода компонентов и их реагирования на различных по объему активных центрах зерна неодинакова, что приводит к образованию профилей концентраций этих веществ по объему, таблетки — от поверхности зерна в его глубину. Образование концентрационного профиля по объему таблетки приводит к различию скоростей реакции по таблетке в целом и на ее поверхности. Вид диффузии в порах катализатора зависит от размера пор молекулярная диффузия — крупные поры, кнудсеновская диффузия — тонкие поры их комбинация— в порах промежуточного размера. При повышенном давлении (3,0 МПа) на промышленных катализаторах процесс идет в основном в об ласти молекулярной диффузии и частично в переходной области. Химические реакции, протекающие в порах катализатора с увеличением объема, приводят, кроме того, к появлению конвективной составляющей переноса массы, которая изменяет наблюдаемую на зерне скорость превращения. [c.95]

Д-р Бриджер показал, что в случае, если скорость реакции лимитируется процессами диффузии в порах катализатора, положение может значительно облегчиться (статья 68). Я мог бы добавить, что это можно сделать различными путями, и привести некоторые примеры. При. исследовании синтеза Фишера— Тропша с восстановленным железным катализатором синтеза аммиака было замечено, что частицы катализатора полностью заполняются углеводородами, являющимися жидкими при температуре синтеза, и процесс сильно лимитируется диффузией реагирующих веществ через это масло. В качестве первого приближения можно считать, что при реакции синтеза эффективно используется лишь часть массы катализатора, примерно на глубину 0,1 мм от внещней поверхности зерна. Очевидно, что превращение синтез-газа можно эффективно проводить, если толщина слоя катализатора составляет около 0,1 мм, а также что концентрация продуктов реакции, водяных паров и углекислого газа возрастает до максимального значения именно на этом расстоянии. Таким образом, в толще катализатора создаются идеальные условия для окисления железа, и окисляющее действие катализатора локализуется преимущественно во внутренней части зерен. Эти фазовые превращения приводят к потере механической прочности катализатора и порождают разнообразные трудности, связанные с измельчением катализатора. Исходя из этих фактов, Бенсон и Шульц пришли к выводу, что эффективный катализатор должен представлять собой слой активного материала толщиной примерно 0,1 мм, нанесенный на прочный инертный материал. Катализатор такого типа был приготовлен путем умеренного окисления стальных [c.783]

Прежде чем рассматривать конкретные экспериментальные методики проведения кинетических исследований, следует вернуться к особенностям жидкофазных процессов, учет которых необходим при исследованиях кинетики этих реакций. Сюда относятся очень низкие коэффициенты внутренней диффузии в порах катализатора для жидких сред и высокая теплоемкость жидкостей и соответственно высокий коэффициент теплопередачи от зерна катализатора в реакционную среду. Первая особенность заставляет работать с катализатором достаточно мелкого зернения и строго контролировать влияние размера зерна на кинетику реакции, чтобы избавиться от внутридиффузнонного торможения. Вторая особенность облегчает использование проточных трубчатых интегральных реакторов, поскольку исключается опасность возникновения тепловых градиентов по сечению реактора. Однако при этом должна быть проверена интенсивность обратного смешения из-за тепловой конвекции. Наконец, в практическом плане при разработке аппаратуры приходится учитывать тот факт, что многие каталитические реакции проводятся при температурах выше точки кипения жидкости и, следовательно, при повышенном давлении. [c.197]

Как уже упоминалось, процесс может идти в кинетической области, когда преобладает скорость процессов переноса вещества и лимитирующей является скорость химического превращения, или в диффузионной области, когда преобладает скорость химического превращения и процесс лимитируется скоростью диффузии (см. гл. IV, 8). Добавим, что в зависимости от условий область протекания реакции нередко изменяется, переходя из кинетической в диффузионную или обратно. Возможно также, что скорости переноса вещества и химического превращения настолько близки, что следует ввести понятие диффузионно-кинетической области. Последнее относится прежде всего к катализу пористыми контактами, где уменьщение скорости диффузии в порах катализатора часто доводит ее до значения скорости реакции (если последняя преобладала во внещнедиффузионной области). [c.117]

Необходимо отметить, что во многих случаях диффузия в порах катализатора настолько сложно связана со скоростью реакции на поверхности катализатора, что невозможно решите, какой из этих двух процессов—реакция на поверхности или диффузия в порах—определяет скорость обш ей реакции. Для этих случаев Хауджен и Уотсон [68] в уравнениях (12)—(31) заменяют эффективное число адсорбционных мест Ь на Ь , где Ь равно Ь, умноженному на фактор эффективности. Ь не является постоянной величиной, а зависит от температуры так же, как и фактор эффективности. [c.70]