Теоретические основы технологических процессов охраны окружающей среды. Бочкарев В.В. - 129 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

129
сти. Диффузионный поток вещества А внутри поры будет поэтому по-
стоянно убывать при движении от устья внутрь поры, поскольку часть
вещества адсорбируется на поверхности поры и превращается в продук-
ты. Это означает, что уменьшение диффузионного потока между любы-
ми двумя сечениями поры должно равняться скорости химической ре-
акции 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
*
уд
0,5 ( 1) 0,5 ( 1)
0 набл. 0
2
( 1)
n n
S
V
k D
r C k C
L n R
. (4.33)
Подставляя вместо радиуса величину 2V
уд
/S
уд
, получим:
*
*
уд уд
0.5( 1) 0.5( 1)
0 уд 0
уд
2
1 2
.
2 ( 1) 1
S
n n
V S k D
k D
r C V C
L n V L n
(4.34)
В этих уравнениях k
S
– константа скорости на единицу поверхности по-
ры; k – константа скорости, отнесённая к единице массы катализатора;
V
уд
– удельный объем пор; S
уд
– удельная поверхность катализатора; R –
средний радиус пор; L – полудлина поры; n – порядок реакции по диф-
фундирующему в поре реагенту; С
0
– концентрация реагента в потоке и
в устьях поры.
Из приведённых уравнений видно, что наблюдаемый порядок ре-
акции по реагенту, лимитирующему внутреннюю диффузию, становит-
ся средним арифметическим между истинным и первым, т.е. 0,5 – для
нулевого, 1,0 – для первого и 1,5 для второго порядка реакций (при на-
личии других реагентов порядок по ним равен половине истинного).
Наблюдаемая константа скорости оказывается пропорциональной сред-
нему геометрическому между константами скорости химической реак-
ции и внутренней диффузии. Поскольку последняя мало зависит от
температуры, то эффективная энергия активации в собственно внутри-
диффузионной области равна примерно половине энергии активации
химической реакции.
Как следует из уравнения (4.33), при одинаковом удельном объе-
ме пор и гидравлическом радиусе зерна катализатора, влияние среднего
радиуса пор на эффективную константу скорости различно. При доста-
точно широких порах, где протекает молекулярная диффузия, не зави-
сящая от их размера, скорость реакции обратно пропорциональна квад-
ратному корню из среднего радиуса пор, а в области кнудсеновской
диффузии, коэффициент которой пропорционален радиусу пор, ско-
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

Страницы