химический каталог




Технология катализаторов

Автор И.П.Мухленов, Е.И.Добкина, В.И.Дерюжкина

применяют при окислении метанола в формальдегид, изопропилового спирта в ацетон.

Наиболее эффективным средством ускорения процессов, протекающих в области внешней диффузии, является перемешивание реагентов, которое в реакторе данной конструкции достигается увеличением линейной скорости w потока реагентов. Сильная турбулизация потока приводит к переходу процесса из внешне-во внутридиффузионную (при крупнозернистых мелкопористых катализаторах) или же в кинетическую области.

Скорость диффузии и можно рассчитать, используя первый закон Фика, который при постоянстве условий диффузии выражается формулой:DaS%-. (1.8).

Здесь G — количество вещества, перенесенного за время т в направлении Z,. перпендикулярном к поверхности зерна катализатора при концентрации С диффундирующего компонента в ядре потока реагентов; S — свободная внешняя

площадь поверхности зерен (гранул, проволок) катализатора; — градиент-концентрации.

Предложено большое число способов и уравнений для определения коэффициентов диффузии веществ в различных средах [24, 25]. Для расчета коэффициента молекулярной диффузии-в газовой среде Кафаров [25] рекомендует полуэмпирическое уравнение Арнольда, которое дает отклонение от опытных данных не более 21 %. Другие уравнения [24—26] дают большие отклонения.

Для бинарной смеси веществ А и В по Арнольду

0,00837T5/i-]/' 1/МА+ 1//Ив

(1.9)

Здесь Мд, Мв »д, ов — молярные массы (г/моль) и молярные объемы <сы3/моль) веществ А и В соответственно; Р — общее давление (0,1 МПа); СА+В — константа Сезерленда:

Сд+в-'.^ф^Т-в)0-5, (1.10)

Тд, Т'в — температуры кипения компонентов А и В, К;

?=8(°А"в)0,>А+°в)- (1.Ц)

Для газов А и В с близкими значениями сА, vB можно принять <р = 1; при значительном различии молярных объемов <р < 1. Значения vA и vB можно определить опытным путем или рассчитать по атомным объемам [25].

Коэффициент диффузии в жидких средах ?>ж '(м2/с) можно определить по формуле [25];

Ож = 7,4- Ю-8 (ХьМ)1'2т/№'6). (1.12)

Здесь ха—параметр, учитывающий ассоциацию молекул в растворителе; М и V — молярные масса и объем диффундирующего вещества соответственно; tl — вязкость растворителя, Па-с.

Параметр ха имеет следующие значения:

Растворитель .... Вода Метанол Этанол Бензол

Для расчета Ож применяют и другие уравнения [19, 25, 26]. Следует отметить, что D = (КУ-г-Ю5) Ож; если обычно D = 0,1-г--т-1,0 сма/с, то Эж 1 смг/сут. Отсюда следует, что принудительное перемешивание в жидких средах особенно необходимо.

Коэффициенты турбулентной диффузии можно ориентировочно оценить совместным решением уравнения второго закона Фика с гидродинамическими уравнениями Навье—Стокса и неразрывности потока [24]. Практически в работающих реакторах всегда происходит перемешивание, поэтому наиболее точно суммарный коэффициент диффузии D3 или же количество G диффундирующего вещества определяют опытным путем, а затем эти данные переносят на моделируемый процесс с помощью критериальных уравнений.

Вовнутридиффузионной области, т. е. когда общая скорость процесса лимитируется диффузией реагентов в порах зерна катализатора, существует несколько путей ускорения процесса. Можно уменьшать размеры зерна катализатора и соответственно путь молекул до середины зерна; это возможно, если одновременно переходят от фильтрующего слоя катализатора к кипящему. Можно изготовить для неподвижного слоя крупнопористые катализаторы, не уменьшая размеров зерен во избежание роста гидравлического сопротивления, но при этом неизбежно уменьшится внутренняя поверхность и соответственно понизится интенсивность работы катализатора по сравнению с мелкозернистым тонкопористым. Можно применять кольцеобразную

20контактную массу с небольшой толщиной стенок. Наконец, можно готовить бидисперсные [20] или полидисперсные (мультидисперс-ные) [27, 28] катализаторы, в которых крупные поры являются транспортными путями к высокоразвитой поверхности, создаваемой тонкими порами малой длины (глубины).

Во всех этих случаях стремятся настолько уменьшить глубину проникновения реагентов в поры (и продуктов из пор), чтобы ликвидировать внутридиффузионное торможение и перейти в кинетическую область, когда скорость процесса определяется только скоростью собственно химических актов катализа, т. е. адсорбции реагентов активными центрами катализаторов, образования продукта и его десорбции.

Большая часть промышленных процессов, проходящих в фильтрующем слое, тормозится внутренней диффузией. В частности, такими являются крупномасштабные каталитические процессы конверсии метана с водяным паром, конверсии оксида углерода, синтеза аммиака, окисления диоксида серы, окисления нафталина и т. д.

Время т, необходимое для диффузии компонента в поры катализатора на глубину /, можно определить из формулы Эйнштейна:

T=>/(2Ds). (1.13)

Эффективный коэффициент диффузии в порах определяют приближенно в зависимости от соотношения размеров пор и длины свободного пробега молекул. В газовых средах при длине свободного пробега X молекулы компонента,

страница 11
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113

Скачать книгу "Технология катализаторов" (2.38Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
кирпич облицовочный соломенный
сименс скд 32
невидимые цифры на номер
ремонт бытовых холодильников в зеленограде

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(24.05.2017)