Теоретические основы технологических процессов охраны окружающей среды - 51 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

51
течение). В достаточно широких порах, когда d>λ, перенос вещества
практически не зависит от ударов молекул о стенки и описывается
известными законами Фика для молекулярной диффузии (так называемое
объемное течение) Напомним, что в таком случае коэффициент диффузии
пропорционален длине свободного пробега молекул λ.
В реальном образце катализатора, имеющем определенное
распределение пор по диаметрам, в зависимости от протекающей реакции
устанавливается усредненное течение вещества в порах, которое можно
охарактеризовать эффективным коэффициентом диффузии D*, в большей
или меньшей степени зависящим от указанных выше факторов. Очевидно,
однако, что при использовании носителей с очень малым средним диаметром
пор (например, оксида алюминия) эффективный коэффициент диффузии в
заметной степени зависит от радиуса пор, тогда как для других носителей
более выражено влияние иных факторов.
Диффузия вещества А внутрь поры вызывается разностью
концентраций в устье и внутри поры и описывается, как показано выше,
уравнением, аналогичным закону Фика с эффективным коэффициентом
диффузии:
r
D
= -D*·dC
A
/dx, (3.32)
где r
D
- скорость диффузии на единицу площади сечения поры; х- расстояние
от устья поры. Химическое превращение вещества А в поре происходит
вследствие каталитических свойств ее внутренней поверхности и протекает
тем быстрее, чем выше концентрация С
А
у поверхности. Диффузионный
поток вещества А внутри поры будет поэтому постоянно убывать при
движении от устья внутрь поры, поскольку часть вещества адсорбируется на
поверхности поры и превращается в продукты. Это означает, что
уменьшение диффузионного потока между любыми двумя сечениями поры
должно равняться скорости химической реакции на поверхности поры,
заключенной между этими сечениями.
Собственно внутридиффузионной называют область, в которой
концентрация вещества в середине сквозной поры равна нулю. В этом случае
скорость процесса для реакций любого порядка описывается уравнением
*
0,5 ( 1) 0,5 ( 1)
0 0
2
( 1)
уд n n
S
эф
V
k D
r C k C
L n R
. (3.33)
Подставляя вместо радиуса величину 2V
уд
/S
уд
, получим:
*
0.5( 1)
0
*
0.5( 1)
0
2
2 ( 1)
1 2
.
1
уд уд S n
уд
n
уд
V S k D
r C
L n V
k D
V C
L n
(3.34)
В этих уравнениях k
S
- константа скорости на единицу поверхности поры; k -
константа скорости, отнесённая к единице массы катализатора; V
уд
–
Nitro PDF Trial
www.nitropdf.com

Страницы