Моделирование каталитических процессов. Кузнецов В.А. - 5 стр.

                                         5



н ие перен осу промеж у точн ого проду к та способству ет более длительн ому
пребы ван ия его у поверхн ости и как следствиесн иж ается селективн ость из-
запротекан ия побочн ы хпроцессов.
     П ереходу процесса их вн еш н едиф ф у зион н ой области в кин етическ у ю
способству ю тсн иж ен иетемперату ры процесса, у величен иелин ейн ой скоро-
сти газового потока или ин тен сивн ости перемеш иван ия, сн иж ен иедавлен ия
и у мен ьш ен иеразмеров зерн акатализатора.

                               В н у трен н яя диф ф у зия

      К аталитическая реакция протекаетв осн овн ом н аповерхн ости пор ката-
лизатора, так как вн у трен н яя поверхн ость катализатора н а н есколько поряд-
ков больш евн еш н ей. У словия тран спорта реаген тов в поры катализатора
оказы ваю тсуществен н оевлиян иен апротекан иехимической реакции.
      Е сли диф ф у зия в порах катализатора протекает бы стро по сравн ен ию с
химической реакцией, то вся досту пн ая поверхн остьприн имаету частиев ре-
акции, так как всереаген ты достигаю твн у трен н ей поверхн ости пор, преж де
чем прореагиру ю т. В э том слу чае, н есмотря н ато что градиен ткон цен траций
меж ду н ару ж н ой и вн у трен н ей частями зерн акатализаторамал, н аблю дается
у стан овивш ий ся диф ф у зион н ы й поток исходн ы х реаген тов вн у трьчастицы и
проду ктов н аоборот. Д ля медлен н ы х реакций полезн ой оказы вается вся
вн у трен н яя поверхн остькатализатора.
      П ри протекан ии бы строй реакции н а очен ь активн ом катализаторе, при
которой реагиру ю щиевещества превращаю тся в проду к ты ещедо того, как
прон икаю т вглу бь пор. О коло вн еш н ей поверхн ости зерн а возн икает резкий
градиен т кон цен траций и молеку лы реаген тов бы стро диф ф у н диру ю т н ару -
ж у . В резу льтатереакция протекаетн авн еш н ей поверхн ости катализатора, а
вн у трен н яя частьпористой стру к ту ры н еиспользу ется.
      Т аким образом, в зависимости от соотн ош ен ия ин тен сивн ости дву х па-
раллельн о протекаю щих процессов (диф ф у зии в поры и скорости химиче-
ской реакции) вн у трен н яя поверхн остькатализатораиспользу ется сбольш ей
или мен ьш ей степен ью э ф ф ективн ости.
      Э ф ф ективн ость использован ия поверхн ости катализатора зависит от у с-
ловий проведен ия процесса – температу ры , давлен ия и дру гих ф акторов,
влияю щих н а кон стан ту скорости реак ции и коэ ф ф ициен тдиф ф у зии. н апри-
мер степен ьиспользован ия поверхн ости при син тезеаммиакан апромотиро-
ван н ом ж елезн ом катализаторесоставляет 5,4% при температу ре500 °С и
давлен ии 30 М П а, априокислен ии диоксидасеры н аван адиевом катализато-
ре(450 °С , 0,98 М П а) – 71%.
      К оличествен н о э ф ф ективн остьиспользован ия поверхн ости катализатора
оцен иваю тпо коэ ф ф ициен ту э ф ф ективн ости ε. О н представляетсобой отн о-
ш ен иесредн ей скорости расходован ия реаген та в порах катализатора к мак-
симальн ой скорости расходован ия, которая имела бы место в отсу тствие
тормозящего влиян ия вн у трен н ей диф ф у зии.