химический каталог




Технология катализаторов

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

равен:

" Фсв = 4/з™>Внутренняя площадь поверхности 1 см3 катализатора, выраженная через свободный объем и радиус глобулы, ориентировочно составляет:

4mf(1-фС1|).3_ 3(1-фс.)

луя 4пгз Гт

(2.11)

Таким образом, внутренняя площадь поверхности глобулярного монодисперсного катализатора обратно пропорциональна радиусу (размеру) глобул, т. е. она обратно пропорциональна эквивалентному радиусу пор, которые представляют собой зазоры между глобулами. Следовательно, скорость реакции и в кинетической области пропорциональна площади поверхности пор и обратно пропорциональна их радиусу:

S = a,/r. (2.13)

Здесь а_ и аа — коэффициенты пропорциональности.фсв)

Для перехода на глобулы неправильной формы Г. К- Боресков предлагает ввести выражение для гидравлического радиуса 'гидр 120]. При беспорядочной упаковке глобул оно запишется как отношение свободного объема к внутренней площади поверхности 1 см3 катализатора:

_Фсв?г (2.14>

фсв

'гидр = — = "3(1Пористые материалы классифицируются не только по геометрии пор, но и по их размерам. Существует ряд классификаций именно по этому признаку [51 ]. Деление, предлагаемое тем или иным автором, является чисто условным. Так, М. М. Дубинин определяет три типа пор: макропоры, для которых нижний предел , радиуса кривизны можно принять 100—120 нм (1000—1200 А); переходные поры, у которых эффективный радиус кривизны лежит в пределах от 120 до 1,5 нм и, наконец, микропоры с радиусом менее 1,5 нм [68]. А. В. Киселев основными признаками для отнесения адсорбентов к тому или иному типу структуры считает характеризующие их изотермы адсорбции; всего же выделено четыре типа [691. И. Е. Неймарк расширяет классификацию Киселева до пяти типов, вводя уточнение в виде подгрупп с их характеристикой [51, 65].

Протекание той или иной реакции на поверхности катализатора всегда связано с транспортировкой реагирующих веществ и продуктов реакции к участкам внутренней поверхности и от них. Как указано (см. гл. 1), в зависимости от условий процесса, активности, пористой структуры и размеров зерен катализатора процесс могут лимитировать собственно химические превращения (кинетическая область) либо диффузионные торможения (диффузионная область) [39, 51, 70].

62

Степень уменьшения концентрации реагентов от периферии к центру частицы (зерна) катализатора определяет эффективность использования его внутренней поверхности (или пор). Степень использования внутренней поверхности т), определяемая как отношение наблюдаемой скорости реакции к скорости реакции при полном использовании внутренней поверхности, имеет специфическую функциональную зависимость от основных параметров пористости в различных областях протекания реакции. Скорость каталитической реакции, отнесенная к единице объема зерна катализатора и', зависит от скорости реакции us, отнесенной к единице поверхности катализатора (удельной каталитической активности), от площади поверхности Sya и ее доступности, которая характеризуется степенью использования внутренней поверхности т):

u' = uss'y^- (215)

Удельная активность катализатора данного химического состава приблизительно постоянна, и максимум скорости реакции отвечает максимуму произведения 5удт|. Пористую структуру, обеспечивающую это условие, считают оптимальной [20, 71 ].

Степень использования внутренней поверхности определяется безразмерным параметром f (модуль Тиле). Этим же параметром удобно количественно оценивать границу областей протекания реакции:

Гз(1-фсв) "si0-5

V-Ll ФсвАл ~J " (2Л6)

Здесь L — расстояние от периферии до центра зерна, м; С — концентрация основного компонента у поверхности зерна катализатора, моль/м3; Db — в м2/ч; «5 — в моль/(м2-ч).

(2.17)

При W < 0,5 процесс идет в кинетической области и степень использования внутренней поверхности близка к единице. При Т > 2,5 процесс протекает в области внутренней диффузии, используется лишь ограниченная приповерхностным слоем зерна часть катализатора. В этой области степень использования внутренней поверхности примерно обратно пропорциональна ?, а эффективная глубина /э проникновения реагентов в пористое зерно для реакции n-го порядка выражается соотношением:

1Э = У Dal{kCn~l).

Когда скорость реакции намного превосходит скорость подвода реагентов, макроскопическая кинетика определяется процессами транспорта и не отражает истинной скорости реакции на поверхности, ее зависимости от температуры, концентрации и других параметров.

Внешняя диффузия является лимитирующей стадией процесса лишь в случае очень быстрых реакций, которые полностью протекают на внешней поверхности катализатора; тогда применяют непористые контактные массы.

63

?

w ] //} m |

Рис. 2.5. Влияние линейной скорости потока реагентов на скорость процесса Области: / — виешиедиффузиониая; // — переходная; /// — внутрнднффузнонная или кинетическая

Переход внешнедиффузион-ной области во внутридиффу-зионную или кинетическую связан с линейной скоростью w подаваемых реагентов. На рис. 2.5 показано,

страница 26
< 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
купить елку светодиодную в интернет магазине
сковорода для плиты
rjhgjhfnbdyjt nfrcb
обслуживание чиллера перечень работ

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
(30.05.2017)