Теоретические основы технологических процессов охраны окружающей среды. Бочкарев В.В. - 116 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

116
всей поверхности катализатора (внутрикинетическая область) скорость
диффузии не играет роли и результаты процесса не будут зависеть от
размера зерен катализатора. Наоборот, при внешне- или внутридиффу-
зионных областях размер зерна играет большую роль, так как скорость
диффузии на единицу массы катализатора зависит от величины внеш-
ней поверхности, которая определяет и диффузию в поры. Таким обра-
зом, проводя серию опытов с катализатором разного размера зерна и
наблюдая за изменением степени конверсии, можно различить кинети-
ческую и диффузионные области, а также определить размер зерна ка-
тализатора, необходимый для достижения кинетической области.
Внешне- и внутридиффузионные области гетерогенного катализа
различают следующим образом. При первой из них определяющей яв-
ляется диффузия через пограничную пленку у внешней поверхности ка-
тализатора, толщина которой, а следовательно и диффузионное сопро-
тивление, зависит от линейной скорости газа. Линейную скорость газа
при прочих равных условиях можно варьировать, проводя серию опы-
тов с разной высотой слоя катализатора и соответственным изменением
объемного потока реакционной массы, чтобы сохранить постоянным
условное время контакта m
к
/ F
A,0
. Изменение или постоянство степени
конверсии в таких опытах свидетельствуют о наличии или отсутствии
внешнедиффузионного торможения.
4.2.1. Кинетическая область гетерогенного катализа
Кинетика реакций на однородной поверхности. Аналогом закона
действующих масс выступает здесь закон действующих поверхностей,
согласно которому скорость реакции пропорциональна двухмерной (по-
верхностной) концентрации реагентов (η , моль/м
2
). Если на единице
поверхности имеется п активных центров, каждый из которых способен
сорбировать одну молекулу или частицу, то делением на число Авогад-
ро получим максимальную сорбционную способность единицы поверх-
ности n/N. Однако адсорбированным веществом занята лишь часть по-
верхности (или ее активных центров) θ
i
, откуда поверхностная концен-
трация вещества равна n
i
=θ
i
·(n/N). Тогда, например, для мономолеку-
лярной реакции получим:
r
s
=k
s
·(n/N) θ
i
, (4.1)
где r
s
и k
s
– скорость реакции и ее константа, отнесенные к единице по-
верхности катализатора.
Поверхность катализатора часто неизвестна, и удобнее относить
скорость реакции и ее константу к единице массы катализатора, что да-
ет выражение
r=k
s
S
уд
θ
i
n/N, ё (4.2)
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

Страницы