Кинетика процесса внутридиффузионная

В качестве наиболее пригодного уравнения, описывающего внутридиффузионную кинетику процесса адсорбции, применяют уравнение Глюкауфа [3] [c.60]

Оптимальный размер (диаметр) зерен катализатора da определяют исходя из кинетических н гидродинамических соображений. По данным кинетических опытов или аналитическим расчетом находят максимальный размер зерна, при котором внутридиффузионное торможение существенно не влияет на скорость процесса. В зависимости от пористости зерна и от соотношения скоростей диффузии и реакции для данной реагирующей смеси допусти.мые размеры зерна катализатора колеблются от 0,1 до 3 мм. Однако по результатам последующих гидродинамических расчетов, прежде всего гидравлического сопротивления слоя, максимально допустимый размер зерна может оказаться неоптимальным. Линейная скорость газа в слое, а следовательно, и высота слоя (при заданной объемной скорости) повышаются с увеличением размера зерна. Поэтому для уменьшения гидравлического сопротивления слоя необходимо применять более мелкие зерна, чем максимально допустимые по кинетике процесса. Но для равномерного распределения газа необходима минимальная высота слоя зерен (50—100 мм), и если по расчетам (например, для активного катализатора) получается слой меньшей высоты, то следует увеличивать и высоту, и, соответственно, размеры зерна. Окончательно размеры зерна уточняются после определения гидравлического сопротивления, и линейной скорости газа в реакторе. [c.252]

Следует отметить, что область 0,05 н. концентраций, с которыми мы работали, по данным большинства авторов [3, 4], является областью перехода от внешнедиффузионной кинетики к внутридиффузионной. Здесь на скорость процесса оказывает влияние и диффузия в зерне ионита, и диффузия в пленке жидкости, прилегающей к зерну. Задача кинетики сорбции из растворов при одновременном учете внутренней [c.7]

Причиной небольших отклонений от зависимости (2), как указывалось выше, может быть наложение на процесс внутридиффузионной кинетики. Подтверждение этому можно найти, прежде всего, в соблюдении (рис. 2) зависимости, характерной для начала процесса во внутридиффузионной области, [c.22]

Внутридиффузионная кинетика процесса сорбции ионов переходных металлов комплекситами. По предложению Гельфериха, поток ионов Ф, в грануле ионита можно выразить в общем виде следующей зависимостью [2] [c.87]

Отметим также, что чем ближе механизм процесса со смешанной кинетикой к внутридиффузионному, тем большее увеличение скорости течения внешнего раствора необходимо для дальнейшего сдвига процесса в сторону чисто внутридиффузионного механизма. Поэтому о независимости кинетической кривой от скорости течения раствора можно судить с уверенностью лишь в том случае, когда скорость течения раствора менялась в достаточно широком диапазоне. [c.270]

Коэффициент Куу меняется от тарелки к тарелке, причем скорость процесса может лимитироваться как внешне-, так и внутридиффузионной кинетикой. По мере перетекания адсорбента на нижележащие тарелки доля внутридиффузионного сопротивления возрастает. [c.150]

Таким образом, ускорение процесса после прерывания свидетельствует о заметной роли внутренней диффузии, причем этот эффект памяти максимален при чисто внутридиффузионной кинетике процесса. Отрицательный результат-проверки прерыванием (отсутствие памяти ) свидетельствует о малой роли внутридиффузионной стадии. [c.271]

I. Чисто внутридиффузионная кинетика процесса. [c.301]

Кинетику процесса адсорбции определяет наиболее медленно протекающая стадия. При отсутствии перемешивания это может быть первая стадия при обеспечении достаточной турбулентности кинетика адсорбции может определяться внутридиффузионным переносом сорбата. Собственная адсорбция, по-видимому, не лимитирует скорость процесса. На скорость адсорбции влияют также размер зерен угля, скорость потока воды через угольную загрузку, концентрация загрязнений, температура, реакция среды. [c.87]

Распределение пор по размерам в твердых пористых частицах играет важную роль для внутридиффузионной кинетики процессов. Для измерения функции распределения пор по размерам можно использовать адсорбционный метод, основой которого является гистерезис при капиллярной конденсации газов в порах адсорбента. Для обеспечения достаточной точности при снятии изотерм адсорбции измерение адсорбции ведется весовым методом с применением пружинных весов Мак-Бена. Этот метод целесообразно использовать для измерения пор с диаметром в пределах 15—200 А. Для измерения пор в интервале 30—30 ООО А капиллярно-конденсационный метод можно заменить методом вдавливания ртути в поры твердого тела. [c.350]

Приближенное уравнение внешнедиффузионной кинетики ионного обмена задается уравнением (У-31). При формулировке теоретической модели внутридиффузионной кинетики ионного-обмена необходимо задаваться соотношениями для плотностей диффузионных потоков ионов. С учетом условий электронейтральности и отсутствия электрического тока такое соотношение может быть задано в виде первого закона Фика [14]. При этом коэффициент пропорциональности, являющийся коэффициентом взаимодиффузии ионов, зависит от коэффициентов диффузии ионов, концентраций ионов и их зарядов. Это существенно усложняет моделирование внутридиффузионных процессов ионного обмена. Поэтому обычно при исследовании таких процессов используют приближенное уравнение Глюкауфа ( -32). [c.218]

Для исследования влияния состава ионита на процесс диффузии органического иона в частице смолы были приготовлены смолы с различными соотношениями органического иона и водорода, равномерно распределенных в зерне ионита. Затем были измерены начальные коэффициенты диффузии органического иона в смолы, причем условия опытов были подобраны таким образом, чтобы кинетика была внутридиффузионной [2]. Постановка подобных экспериментов позволяет измерить диффузию органического иона в смоле при изменении состава фазы ионита. [c.141]

По-видимому, с течением времени в катионите накапливаются необменно- и обменно-сорбированные комплексонаты РЗЭ, и кинетика процесса все более отклоняется от внутридиффузионной, характеризующейся величинами 0эф, найденными для растворов хлоридов РЗЭ. [c.198]

Решения уравнения кинетики адсорбции в неподвижном слое были получены различными авторами при допущении преобладающего влияния внешне- или внутридиффузионного механизма процесса адсорбции. Общим для этих решений при любом принимаемом характере кинетики процесса адсорбции является допущение о постоянстве коэффициента массообмена (или же коэффициента внутренней диффузии) на всех участках по длине работающего слоя, независимо от степени насыщения адсорбента. Очевидно, что полученные при этом теоретические выражения для длины работающего слоя и кривой профиля распределения концентрации являются в той или иной степени идеализированными по сравнению с действительной картиной процесса. Под длиной работающего слоя понимают его участок, на котором концентрация вещества в газовом потоке падает от Со до Сдр и нахождение этой длины обычно сводится к интегрированию дифференциального уравнения распределения концентрации в газовой фазе [2] в пределах от Со до Спр. [c.35]

Таким образом, кипящий слой периодического действия является системой, позволяющей выяснить принципиальную возможность проведения процесса адсорбции в заданной системе адсорбтив — адсорбент и изучить кинетику процесса. При этом удается не только оценить порядки величин коэффициентов массообмена, но и установить характер лимитирующего диффузионного сопротивления и границы перехода от внешнедиффузионной к внутридиффузионной кинетике в зависимости, главным образом, от степени отработки слоя адсорбента и в некоторой мере — от гидродинамической обстановки процесса. Эти результаты являются особенно важными, так как применимы не только для периодического процесса, но и с известным приближением — для изучения массообмена в кипящих слоях непрерывного действия. [c.52]

Как видно из рис. 2.28, на котором представлены зависимости коэффициентов массообмена на каждой секции от степени насыщения адсорбента на тарелке т1 = аср/а(со) и от и/ыкр=1 увеличение скорости газа приводит к увеличению степени насыщения адсорбента на каждой тарелке. При этом при степенях насыщения т]>0,8 величины коэффициентов массообмена уменьшаются с увеличением степени насыщения адсорбента при переходе от верхних тарелок к нижним и практически не зависят от скорости газа, что объясняется преобладающим влиянием внутридиффузионной кинетики процесса. Напротив, при т)<0,8 величины эффективных коэффициентов массообмена практически не зависят от степени насыщения адсорбента, но увеличиваются с ростом скорости газового потока. Очевидно, что такой результат может быть объяснен определяющим характером внешнедиффузионной кинетики процесса при Т1<0,8. [c.67]

Обычно исследования проводят при условиях незначительного или полного отсутствия влияния внешнедиффузионной кинетики на общую кинетику массопереноса. Для этого процесс десорбции осуществляют при скоростях десорбирующего агента выше так называемой критической скорости, которая определяется экспериментальным путем для данной системы адсорбат—адсорбент. При скоростях выше критической лимитирующей стадией является внутридиффузионный перенос. Естественно, при малых скоростях газового потока роль внешнего массообмена возрастает. [c.84]

Практический интерес представляет возможность вычисления величины Da на основе данных о физико-химическом строении адсорбата и концентрационных условиях проведения процесса. Особенности внутридиффузионной кинетики адсорбции органических веществ из водных растворов активными углями и метод расчета величины Da по извест- ному Da стандартного вещества рассмотрены в работах [19, 21— [c.119]

При построении теоретической модели непрерывной адсорбции в многоступенчатых противоточных адсорбционных установках необходимо учитывать основные закономерности кинетики адсорбции растворенных веществ [46]. В аппаратах — смесителях высокая степень перемешивания адсорбента и очищаемой воды обеспечивает быстрый подвод растворенных веществ к поверхности зерен, поэтому кинетика адсорбции в них в большинстве случаев лимитируется внутридиффузионным про цессом. Внутридиффузионную кинетику адсорбции органических веществ из водных растворов определяет в основном диффузия адсорбированных молекул. Рассмотрим уравнения, моделирующие процесс адсорбции в трехступенчатой нротивоточной схеме с учетом времени пребывания частиц в реакторах, причем первым будем считать реактор, стоящий по направлению перемещения адсорбента. Тогда при условии постоянства концентраций поглощаемых веществ на каждой ступени (динамическое равновесие) для каждой ступени справедливы следующие уравнения [c.125]

Исследование кинетики восстановления крупных гранул промышленных нанесенных никелевых катализаторов показало, что внутридиффузионное торможение не оказывает решающего влияния на продолжительность восстановления. Требуемая температура восстановления таких катализаторов значительно превышает температуру восстановления закиси никеля, что объясняется тормозящим влиянием водяных паров, образующихся при испарении адсорбционной влаги, полное удаление которой происходит при сравнительно высоких температурах. Показано, что принятые в производственных условиях продолжительность и температура восстановления катализаторов чрезмерно велики. Если исключить насыщение катализатора влагой в процессе хранения, то продолжительность его восстановления можно сократить до 1 ч при 350—450 С (в настоящее время на производстве восстановление осуществляется не менее суток при температуре до 800° С). [c.106]

При изучении внутридиффузионного процесса необходимо учитывать особенности пористой структуры сорбентов. В некоторых активных углях (КАД, АГ-3, СКТ) поры с различной энергией адсорбции образуют в грануле угля сплошные структуры, причем поры каждого вида выходят на поверхность зерна. Для углей с такой структурой развиты представления о параллельном массопереносе адсорбированных и неадсорбирован-ных молекул внутри гранулы [19, 20]. Для расчета внутри-диффузионной кинетики адсорбции в таких сорбентах может быть использована модель однородного адсорбента, учитывающая массоперенос во внутрипоровой жидкости, заполняющей транспортные каналы (макро- и мезопоры) и в адсорбционном пространстве угля (в микропорах). Хорошее согласование экспериментальных кинетических кривых с данными расчетов по такой модели свидетельствует о корректности ее применения к изучению кинетики адсорбции растворенных веществ на активных углях [19, 21—24]. [c.117]

Оценка влияния диффузионных эффектов в эмульсионной полимеризации. Обычно математическое описание кинетики процесса эмульсионной полимеризации сводят либо к детерминированной кинетической модели [15—22], либо к модели, основанной на вероятностных представлениях [23—281. В основе этих подходов лежит допущение о том, что скорость постзшления мономера к по-лимер-мономерным частицам превосходит скорость полимеризации в последних, т. е. процесс протекает в кинетической области. Экспериментальной и теоретической проверке этого положения в эмульсионной полимеризации уделялось сравнительно мало внимания. Влияние диффузии на скорость полимеризации может быть значительным, когда скорость полимеризации в частицах превосходит скорость поступления мономера к нолимер-моно-мерным частицам (внешнедиффузионная область) и скорость диффузии мономера и радикалов внутри частицы (внутридиффузион-ная область). Одними из немногих работ, где делается попытка получить качественные и количественные оценки диффузионных явлений в эмульсионной полимеризации, являются работы [29, 30]. Автор работы [30] получает скорость максимального диффузионного потока к поверхности частицы в виде [c.146]

Кинетика процессов в супер([)осфатной камере (для системы Ж—Т) может быть опнсана моделью с невзаимодействующим ядром (см, ч. I, гл. VI) процессы в этой гетерогенной системе протекают во внутридиффузионной области. [c.146]

Линейная изотерма позволяет получить некоторые приближенные решения внутридиффузионных задач при наличии ква-зидиффузионного продольного перемешивания в жидкой фазе. Нелинейность изотермы при учете продольного перемешивания приводит к значительным сложностям даже при попытках получения оценочных результатов и требует дополнительных упрощающих предположений относительно кинетики процесса или вида изотермы, что в итоге может приводить к ошибкам еще большим, чем неучет продольного перемешивания. [c.261]

Названные четыре области протекания реакции в двухфазном потоке, очевидно, аналогичны соответственно внещнедиффу-зионной, внещнекинетической, внутридиффузионной и внутрикинетической областям протекания реакции на твердом катализаторе, и особенности кинетики и избирательности процесса в каждой из этих областей подобны обсуждавшимся в гл. III, пп. 2—4. Особые названия для областей протекания реакции в двухфазном потоке необходимы потому, что активная фаза во многих процессах является на самом деле гетерогенной и во внутрифазнокинетической области кинетика процесса на катализаторе, взвешенном в активной фазе, может быть как истинно химической, так и диффузионной. [c.217]

Перемешивание жидкости вызывает увеличение коэффициента массо-передачи. При внутридиффузионной кинетике процессов, протекающих обычно во внутреянем прост галстве пористых тел, влияние перемешивания сказывается незначительно. [c.79]

VIII. 9. РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ ПРИ ВНУТРИДИФФУЗИОННОЙ КИНЕТИКЕ ПРОЦЕССА [c.237]

В ионообменных процессах внутридиффузионная кинетика проявляется наиболее отчетливо при сорбции иопов из концентрированных растворов ионитами с большим числом ионеречных связей. В действительности над в ряде случаев кинетика ионообменных процессов определяется одновременно внешней и внутренней диффузией. Такая задача рассматри- [c.109]

Как показано в главе IX, конечной целью определения оптимальной температурной последовательности (ОТП) в реакторе является оптимальная селективность процесса в каждом сечении алпарата. Но на селективность сложной химической реакции, протекающей на пористом катализаторе, а также на производительность единицы объема катализатора можно оказать влияние, варьируя пористзгю структуру катализатора. В случае изменения пористой структуры катализатора при фиксированной температуре кинетика химической реакции будет переходить из одной кинетической области в другую, например, из внутрикинетической во внутридиффузионную или наоборот. Соответственно изменится и селективность сложной реакции. В общем случае для определения оптимальной области протекания реакции, с точки зрения селективности, необходимо решить внутридиффузионную задачу в виде системы уравнений [c.191]

Рассмотренная математическая модель внутридиффузион-ного переноса в гранулах адсорбента предполагает, что массоперенос в твердом теле полностью определяется некоторым постоянным коэффициентом диффузии. Действительно, проникание адсорбата внутрь зерна адсорбента — процесс диффузионный, а под коэффициентом диффузии D понимают количество вещества, диффундирующего в единицу времени через 1 см поверхности при градиенте концентрации, равном единице. Естественно, что нельзя ожидать, чтобы один постоянный коэффициент диффузии описал те явления, которые происходят в процессе переноса адсорбата в таких сложных пористых структурах, которыми обладают гранулы любого промышленного адсорбента. Величина D должна рассматриваться как эффективный коэффициент диффузии, значение которого зависит от структуры пор и вклада в массоперенос различных транспортных механизмов, таких как нормальная или объемная диффузия, молекулярная или кнудсенов-ская диффузия и поверхностная диффузия. Для того чтобы учесть негомогенность структуры адсорбентов, при экспериментальном и теоретическом изучении кинетики адсорбции микропористыми адсорбентами в настоящее время широко используется представление о бипористой структуре таких адсорбентов [18], которое предполагает два предельных механизма массопереноса диффузия в адсорбирующих порах (например, в кристаллах цеолита) и перенос в транспортных порах. [c.50]

С целью интенсификации ионообменного процесса кроме макропористых катионитов, рекомендовано использовать микрогранулярные, по-верхностно-слоистые иониты, а также целлосорбенты [34]. При этом кинетика сорбции больших органических ионов может перейти из внутридиффузионной области во внешнедиффузионную, что сопровождается значительным ускорением процесса. [c.215]

Результаты расчетов представлены в виде кривых на рис. 4.1. Границы кинетической области, которая расположена выше кривых, приведены в координатах входная температура-начальная концентрация кислорода Как видно из рисунка, выжиг кокса в кинетической области может быть реализован не для любых условий. Например, при начальной закоксованности 3% (масс.) и температурах ни ке 500 °С (при = = 10% (масс.) и Тг< 510 °С) регенерация катализатора будет проходить в области внутренней диффузии даже в атмосфере чистого кислорода. Аналогичная ситуация возникает при низких концентрациях кислорода. Так, при q = 3% (масс.) и концентрации кислорода ниже 6,5% (об.) (при 10% масс, и X <9% об.) даже при температурах 750 °С кинетические условия выжига кокса реализовать невозможно. Этот результат согласуется с выводом Ч. Саттерфилда [75] скорость горения прямо пропорциональна концентрации кислорода в окислительном газе, но так как реакция лимитируется диффузией, то влияние температуры на скорость реакции незначительно . Иногда в литературе медленную скорость удаления кокса, например, для условий qt = 6% (масс.), х = 2% (об.) и 7 = 487 °С [153] объясняют протеканием процесса исключительно в кинетической области. Однако из того факта, что скорость выжига мала, вовсе не следует, что процесс лимитируется кинетикой. Как видно из рис. 4.1, единственно возможная область протекания процесса при таких условиях-внутридиффузионная или переходная. [c.77]

Переход от внеш.недиффузионной области во внутридиффузион-ную или кинетическую связан с линейной скоростью подаваемых реагентов на. На рис. 23 можно видеть, как влияет эта скорость на величину и в каждой области протекания процесса. В области внешней диффузии (участок I) увеличение ш ускоряет процесс участок СО параллелен оси абсцисс и соответствует внутридиффузионной или кинетической области. Далее по мере роста линейной скорости увеличивается перемешивание, снижается ДС и понижается и. Наконец, после точки Е наступает полное перемешивание, и гидродинамика процесса перестает быть связанной с его кинетикой. [c.73]

В отдельных случаях применяется метод очистки и рекуперации в псевдоожиженном слое адсорбента. Следует, однако, отлгетить, что уже прп скоростях потока 0,25 м/с, обычных для периодических адсорберов, адсорбционный процесс лимитируется скоростью массопереноса адсорбата внутри гранул адсорбента (внутридиффузионной кинетикой), в связи с чем становится невозможной интенсификация акта поглощения примеси и отработки [c.250]

Заканчивая рассмотрение внутридиффузионной кинетики адсорбции, следует отметить, что так или иначе все работы, посвященные попыткам получения кинетических соотношений для частиц адсорбентов, основаны на предположении о проникновении целевого компонента внутрь частиц лишь за счет диффузии в неподвижной газовой фазе, заполняющей внутренний объем пор. Кроме того, всегда предполагается равновесие ме.жду количеством вещества, адсорбированного на стенке поры (и отнесенного к объему адсорбента), и концентрацией целевого компонента в газовой фазе, заполняющей объем поры. Процесс всегда полагается изо-термическр.м. [c.184]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология