ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
52
удельный объем пор; S
уд
– удельная поверхность катализатора; R – средний
радиус пор; L – полудлина поры; n – порядок реакции по диффундирующему
в поре реагенту; С
0
– концентрация реагента в потоке и в устьях поры.
Из приведённых уравнений видно, что наблюдаемый порядок реакции
по реагенту, лимитирующему внутреннюю диффузию, становится средним
арифметическим между истинным и первым, т.е. 0,5-для нулевого, 1,0-для
первого и 1,5 для второго порядка реакций (при наличии других реагентов
порядок по ним равен половине истинного). Наблюдаемая константа
скорости оказывается пропорциональной среднему геометрическому между
константами скорости химической реакции и внутренней диффузии.
Поскольку последняя мало зависит от температуры, то эффективная энергия
активации в собственно внутридиффузионной области равна примерно
половине энергии активации химической реакции.
Как следует из уравнения (3.33), при одинаковом удельном объеме пор
и гидравлическом радиусе зерна катализатора, влияние среднего радиуса пор
на эффективную константу скорости различно. При достаточно широких
порах, где протекает молекулярная диффузия, не зависящая от их размера,
скорость реакции обратно пропорциональна квадратному корню из среднего
радиуса пор, а в области кнудсеновской диффузии, коэффициент которой
пропорционален радиусу пор, скорость не зависит от их среднего радиуса.
В отличие от внутрикинетической области скорость реакции во
внутридиффузионной области обратно пропорциональна гидравлическому
радиусу зерна катализатора, на чем основана экспериментальная проверка
наличия или отсутствия диффузионного торможения. При постоянстве
гидравлического радиуса зерен скорость реакции пропорциональна
квадратному корню из удельного объема пор.
При уменьшении размера зерен катализатора, увеличении радиуса пор
или снижении константы скорости по сравнению с коэффициентом
диффузии концентрация вещества в глубине зерна становится не равной
нулю и реакция переходит в область, промежуточную между
внутридиффузионной и внутрикинетической. В такой области работают
многие промышленные катализаторы. Таким образом, переходу реакции из
внутридиффузионной области во внутрикинетическую способствуют
уменьшение размера зерна катализатора и повышение радиуса пор.
При снижении радиуса пор и увеличении размера зерна катализатора
все более вероятен переход процесса во внешнекинетическую область,
которая при k
S
переходит в промежуточную между внешнекинетической и
внешнедиффузионной и затем во внешнедиффузионную область.
Пример
Установлено, что истинный порядок реакции в кинетической области равен двум.
Чем объясняется уменьшение наблюдаемого порядка с 1,5 до 1, и при каких изменениях
внешних условий это может произойти.
Nitro PDF Trial
www.nitropdf.com
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 50
- 51
- 52
- 53
- 54
- …
- следующая ›
- последняя »
