Моделирование каталитических процессов. Кузнецов В.А. - 21 стр.

                                          21




процесса падает су величен ием глу бин ы прон икн овен ия реакции A1 → A2 в по-
ристу ю частичк у , так как при э том у длин яется пу ть, которы й н еобходимо
пройти образовавш имся молеку лам целевого проду кта, чтобы вы рваться из пор
катализатора, н евсту пив в дальн ейш еепревращен ие. М алы езн ачен ия у соот-
ветству ю т больш им зн ачен иям D2 / k 2 , при которы х н езн ачительн ы еколиче-
ствацелевого проду ктавсту паю тв последовательн у ю реакцию , что обу словли-
ваетдостаточн о вы сок у ю селективн ость.
     П риведен н ы й ан ализ влиян ия диф ф у зион н ого тормож ен ия н а селектив-
н ость показы вает, что оптимальн ая пористая стру к ту ра долж н а обеспечивать
максимальн у ю скоростьреакции при задан н ой селективн ости.
     Ф орма зерн а катализатора, как видн о из рис. 1, оказы вает н есу ществен н ое
влиян иево всем диапазон еизмен ен ия параметра ϕ . П ри малы х зн ачен иях па-
раметра ϕ , н езависимо от геометрической ф ормы частички катализатора, кон -
цен трация реаген та постоян н а во всем объ еме пористого зерн а, поскольк у
диф ф у зия н елимитиру етпроцесс. В еличин аη при э том близкак един ице. П ри
больш их зн ачен иях параметра ϕ к он цен трация реаген та э кспон ен циальн о
у мен ьш ается по мереу дален ия от вн еш н ей поверхн ости зерн а (22 Ф актор э ф -
ф ективн ости η измен яется обратн о пропорцион альн о параметру ϕ (см. 24, 25).
Реакция проходит ф актически до кон ца в тон ком слое, мн ого мен ьш ем харак-
терн ого размера зерн а катализатора. Н аиболеесильн о ф орма зерен влияет н а
скорость процесса в области, промеж у точн ой меж ду кин етической и диф ф у зи-
он н ой ( ϕ ~ 1). О дн ако ф у н кции 1, 2, 3 н еслиш ком сильн о отличаю тся дру г от
дру га(см. рис. 1). И всеж епри болеестрогой постан овкевопросаоптимизации
ф орм, атакж еразмеров зерн ан емогу треш аться в отры веотзадачи оптимиза-
ции реактора в целом. О птимальн ы еразмер и ф орма зерен катализатора опре-
деляю тся компромиссом меж ду стремлен ием у мен ьш ить влиян иедиф ф у зион -
н ого тормож ен ия (он о падает су мен ьш ен ием отн ош ен ия объ ема зерн а к пло-
щади его поверхн ости) и огран ичен ием по допу стимому сопротивлен ию , кото-
роевозрастаетсу мен ьш ен ием размеразерен и свободн ого объ емамеж ду н ими.
К ак показал Г . К . Боресков, оптимальн ы й размер зерен катализатора отвечает
протекан ию каталитической реакции в области, промеж у точн ой меж ду кин ети-
ческой и диф ф у зион н ой. Д ля процессов, проводимы х при атмосф ерн ом давле-
н ии, целесообразн еепримен ять катализаторы в видезерен со зн ачительн о у ве-
личен н ы м отн ош ен ием н ару ж н ой поверхн ости к объ ему и больш им свободн ы м
объ емом меж ду зерн ами. Э тим у словиям соответству ю т к ольца со стойкими
стен ками, особой ф ормы лепестки и т. п. П ри вы соких давлен иях оптимальн ой
является одн ородн ая тон копористая стру к ту ра.

              Учетв лия ния в нутреннегоразогрев а катализатора.

     Д о сих пор при ан ализепроцессов, протекаю щих в пористом зерн еката-
  лизатора, температу ра катализатора прин ималась постоян н ой. В действи-