Моделирование каталитических процессов. Кузнецов В.А. - 18 стр.

                                       18



размера зерен R и у величен иеэ ф ф ективн ого коэ ф ф ициен та диф ф у зии DЭ.
П оследн еево мн огом определяется ростом диаметров пор. Ч тобы засчетта-
кого ростан еслиш ком у мен ьш итьвн у трен н ю ю поверхн ость зерен катализа-
тора, целесообразн о комбин ироватьш ирокиетран спортн ы епоры смикропо-
рами. Т аким образом, зн ая скорость перен оса реагиру ю щих веществ вн у т-
ри зерн а катализатора, мож н о делать предварительн ы евы воды о его опти-
мальн ой пористой стру кту ре. Д адим определен ие оптимальн ой пористой
стру к ту резерн акатализатора.
С коростькаталитической реакции W, отн есен н ая к един ицеобъ емазерн ака-
тализатора, — э то по су ществу активн ость един ицы объ ема катализатора.
О н а зависит от у дельн ой активн ости Wf (скорости реакции, отн есен н ой к
един ицеповерхн ости катализатора), у дельн ой поверхн ости F катализатора и
еедосту пн ости, которая характеризу ется степен ью использован ия вн у трен -
н ей поверхн ости η
                                    W = WfFη .
    Д ля дан н ого химического состава катализатора его у дельн ая активн ость
приблизительн о постоян н а. М аксимальн ая активн ость катализатораотвечает
максимальн ому зн ачен ию Fη . П ористу ю стру к ту ру , обеспечиваю щу ю э то
у словие, бу дем н азы ватьоп т им ал ьн ой .
    Д ля реакций, протекаю щих в кин етической области, скоростьпрямо про-
порцион альн а общей вн у трен н ей поверхн ости (η = 1). М аксимальн оезн аче-
н иепроизведен ия Fη возмож н о при тон копористой стру к ту резерен катали-
затора. М ин имальн ы й диаметр его пор долж ен превы ш ать су мму диаметров
молеку л исходн ого вещества и проду кта реакции, чтобы бы ло возмож н о
встречн оедвиж ен иеих в капиллярах.
    Д ля реакций, протекаю щих в диф ф у зион н ой области, степен ь использо-
ван ия вн у трен н ей поверхн ости сн иж ается η < 1 (24), что объ ясн яется влия-
н ием диф ф у зион н ого сопротивлен ия. М аксимальн оезн ачен иепроизведен ия
Fη , а, зн ачит, и достиж ен иевы соких зн ачен ий скоростей превращен ия в
дан н ом слу чаезависитн етолько отвеличин ы вн у трен н ей поверхн ости, н о и
от параметраϕ . У мен ьш ен иеϕ , приводящеек росту η (24), для задан н ого
размеразерен катализаторадостигается у величен ием Dэ . Е сли длин асвобод-
н ого пробега молеку л мен ьш едиаметра капилляра, то коэ ф ф ициен т диф ф у -
зии н езависит от размера пор. В э том слу чаетакж ерацион альн о примен ять
тон киекапилляры . Е сли средн яя длин а свободн ого пробега молеку л больш е
диаметракапилляра, то диф ф у зия в порах бу деткн у дсен овской и коэ ф ф ици-
ен тдиф ф у зии измен яется прямо пропорцион альн о радиу су капилляраrk
                                 D = 9700rk T / M ,
гдеМ — молеку лярн ая масса диф ф у н диру ю щей молеку лы . П ри вы соких
давлен иях, когда даж ев самы х тон ких капиллярах происходит н ормальн ая
диф ф у зия, целесообразн о использовать катализатор стон копористой стру к-
ту рой зерн а.
    П ористая стру кту ра катализатора влияет н етолько н а ск орость, н о и н а