Время взаимодействия газа с твердой частицей сферической формы
| Конечный радиус равен нулю R = 0 |
Конечный радиус равен R | |
| Область внешней диффузии | ||
| τ 1= (ρ В · R 0 )/3( β r · С А. г)=α |
τ 1= α · [1 - (R / R 0 ) 3 ]= α · ХВ
| |
| Область внутренней диффузии | ||
| τ 2= (ρ В · R 0 2 )/(6 · D · С А. г)= β | τ 2= β·[1-3 (R / R 0)2+2( R / R 0 )3]= = β ·[1-3 (1- ХВ )2/3+2(1- ХВ )] | |
| Кинетическая область | ||
| τ 3= (ρ В · R 0 )/( k · С А. г)= Υ
| τ 3= Υ · [1 - (R / R 0 ) ]= = Υ · [1 - (1- ХВ ) 1/3] | |
Гетерогенный катализ
Большинство промышленных каталитических реакций- это реакции между газообразными реагентами на твердых катализаторах. Изменение реакцирнного пути происходит в этом случае благодаря образованию промежуточных непрочных продуктов взаимодействия реагирующих веществ с катализатором. В общем случае процесс гетерогенного катализа на твердых пористых катализаторах складывается из нескольких стадий:
1)внешняя диффузия реагирующих веществ из ядра потока к поверхности зерен катализатора(через пограничный слой газа0;
ВНУТРЕННЯЯ ДИФФУЗИЯ РЕАГЕНТОВ В ПОРАХ ЗЕРНА КАТАЛИЗАТОРА
3) АКТИВИРОВАННАЯ АДСОРБЦИЯ ВЕЩЕСТВ НА ПОВЕРХНОСТИ КАТАЛИЗАТОРА С ОБРАЗОВАНИЕМ ПОВЕРХНОСТНЫХ НЕПРОЧНЫХ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ-АКТИВИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ;
|
|
|
4) ПЕРЕГРУППИРОВКА АТОМОВ С ОБРАЗОВАНИЕМ ПОВЕРХНОСТНЫХ КОМПЛЕКСОВ , ПРОДУКТ –КАТАЛИЗАТОР;
5) ДЕСОРБЦИЯ ПРОДУКТОВ С ПОВЕРХНОСТИ;
6) ВНУТРЕННЯЯ ДИФФУЗИЯ ПРОДУКТА В ПОРАХ ЗЕРНА КАТАЛИЗАТОРА;
ВНЕШНЯЯ ДИФФУЗИЯ ПРОДУКТА ОТ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕРНА КАТАЛИЗАТОРА В ЯДРО ПОТОКА (ЧЕРЕЗ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ ГАЗА).
Элементарные стадии гетерогенного катализа:
Турбулентный поток газа; 2 – пограничный слой газа; 3 – наружная поверхность катализатора; 4- поры катализатора; 5 – внутренняя поверхность пор;
Внешняя диффузия; 11 – внутренняя диффузия; 111 – активированная адсорбция; 1 V - перегруппировка атомов; V – десорбция продукта;
V 1 - Внутренняя диффузия продукта; V 11 – внешняя диффузия продукта.
В ОТЛИЧИЕ ОТ НЕКАТАЛИТИЧЕСКОГО ГЕТЕРОГЕННОГО ПРОЦЕССА , ПРОТЕКАЮЩЕГО В СИСТЕМЕ г-т, В ДАННОМ СЛУЧАЕ ПОЯВЛЯЮТСЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ СТАДИИ, В ЧАСТНОСТИ, АКТИВИРОВАННАЯ АДСОРБЦИЯ МОЛЕКУЛ ИСХОДНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ПОВЕРХНОСТИ КАТАЛИЗАТОРА(СТАДИЯ 111). При этом желательно, чтобы
Твердые катализаторы имели большую легко доступную поверхность, что достигается уменьшением размера зерен и увеличением их пористости. Внутренняя поверхность катализаторов достигает сотен квадратных метров на 1 сантиметр кубический катализатора. При наличии пористого катализатора реакция протекает как на внешней, так и на внутренней поверхности гранул катализатора. Часто внутренняя поверхность в тысячи раз превышает внешнюю поверхность.
|
|
|
Наиболее важной характеристикой катализаторов является их активность, т.е. мера ускоряющего действия катализатора по отношению к основной реакции процесса. А= е ΔЕ/ R Т
А - активность катализатора;
ΔЕ – снижение энергии активации под действием катализатора:
ΔЕ = Е – Ек; Е, Ек – энергия активации без катализатора и в присутствии катализатора.
Время контакта реагирующих веществ с катализатором (время соприкосновения), которое характеризует интенсивность катализатора.
τ = V к/ V , где: τ – время контакта;
V к – объем катализатора;
V – объем реакционной смеси, проходящей через катализатор в единицу времени.
Величина, обратная времени контакта, называется объемной скоростью и выражается уравнением:
S = 1/ τ , где: S – объемная скорость(объем реакционной смеси ,проходящей через единицу объема катализатора в единицу времени), м.куб.(газа) ·м-3 (катализатор) · сек -1 ; секунды -1 ;
|
|
|
При увеличении объемной скорости обычно снижается степень превращения, однако при этом возрастает интенсивность работы аппарата, т.е. увеличивается количество целевого продукта, получаемого с единицы объема катализатора в единицу времен
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 215; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!