Теория химико-технологических процессов органического синтеза. Гетерофазные и гетерогенно-каталитические реакции. Бочкарев В.В. - 107 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

107
ношения между длиной свободного пробега молекул λи диаметром по-
ры d. В очень узких порах, когда λ>d , велика вероятность удара моле-
кул о стенки поры, при этом оказывается, что коэффициент диффузии
пропорционален диаметру (радиусу) поры (так называемое кнудсенов-
ское течение). В достаточно широких порах, когда d>λ, перенос вещест-
ва практически не зависит от ударов молекул о стенки и описывается
известными законами Фика для молекулярной диффузии (так называе-
мое объемное течение). Напомним, что в таком случае коэффициент
диффузии пропорционален длине свободного пробега молекул λ.
Особым видом переноса, который приходится учитывать при ге-
терогенном катализе, является «вынужденное» течение, т. е. перенос
вещества под действием разности давлений снаружи и внутри поры.
Перепад давлений может быть следствием изменения числа молей ве-
щества при реакции (гидрирование, дегидрирование и др.) или боль-
ших абсолютных значений тепловых эффектов, что приводит к пере-
греву или переохлаждению внутри зерна катализатора, обладающего,
как правило, невысокой теплопроводностью. Во всех случаях создает-
ся поток вещества внутрь поры или наружу, который отражается на
общей диффузионной картине. Вынужденное течение описывается за-
коном Пуазейля, а коэффициент переноса (диффузии) оказывается
пропорциональным перепаду давлений Р.
В реальном образце катализатора, имеющем определенное рас-
пределение пор по диаметрам, в зависимости от протекающей реакции
устанавливается усредненное течение вещества в порах, которое можно
охарактеризовать эффективным коэффициентом диффузии D*, в боль-
шей или меньшей степени зависящим от указанных выше факторов.
Очевидно, однако, что при использовании носителей с очень малым
средним диаметром пор (например, оксида алюминия) эффективный ко-
эффициент 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 кон-
центраций в устье и внутри поры и описывается уравнением, аналогич-
ным 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– рас-
стояние от устья поры. Химическое превращение вещества А в поре
происходит вследствие каталитических свойств ее внутренней поверх-
ности и протекает тем быстрее, чем выше концентрация C
A
у поверхно-
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-
Nitro PDF Trial
www.nitropdf.com

Страницы