химический каталог




Технология катализаторов

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

как влияет значение да на скорость процесса в каждой из перечисленных областей. Участок АВ соответствует внешнедиффузионной области, участок CD, параллельный оси абсцисс, — внутридиффузионной или кинетической, а далее по мере роста w увеличивается перемешивание, снижается ДС и уменьшается и. Наконец после точки Е наступает полное перемешивание.

При выборе наиболее выгодной макроструктуры катализатора, отвечающей максимальной его активности, следует учитывать характерные особенности каждой области протекания процесса с тем, чтобы достичь высоких скоростей реакции.

МОДЕЛИ СТРУКТУРЫ КАТАЛИЗАТОРОВ

Сложное нерегулярное строение пористых тел не дает возможности точно описать макроструктуру катализаторов и соответственно процессы, происходящие в них. Поэтому реальную пористую структуру заменяют моделью, которая представляет собой твердый каркас или свободное пространство пористой массы в виде совокупности элементов правильной геометрической формы [47, 72].

Моно- и бидиеперсные структуры

В кинетической области скорость реакции в единице объема зерна для монодисперсных структур [73]:

= "SSy^ = "ЛвЛАгидр. (2Л8>

(2.19)

us = 3(l-(pCB)/rr.

(2.20)

Во внутридиффузионной области: П = 1/4/.

(2.21)

Тогда с учетом уравнений (2.11) и (2.16) 1 Г 3(1-фсв)ЦяСФс

D ТО

в э_

Во внутридиффузионной области при молекулярной диффузии, когда D не зависит от радиуса [73], скорость реакции обратно пропорциональна корню квадратному из радиуса глобул (размера пор), а при течении Кнудсена, когда DK пропорционален гг (г), скорость реакции не зависит от радиуса пор.

64

На рис. 2.6 представлена зависимость активности монодисперсного катализатора от размера пор [73]. Участок 1 кривой, где наблюдается практически обратно пропорциональная зависимость, характеризует кинетическую область; участки 2 и 3 кривой — области молекулярной и кнудсеновской диффузии соответственно. По мере уменьшения радиуса пор возрастает скорость процесса, до тех пор, пока не вступают в силу диффузионные торможения, при этом падение степени использования поверхности несколько компенсирует эффект увеличения ее при уменьшении радиуса пор. В области диффузии Кнудсена наступает полная компенсация (участок 3), т. е. по мере уменьшения радиуса пор усложняется возможность использования внутренней поверхности и скорость течения процесса не зависит от ее значения.

Модель монодисперсного катализатора идеализирует глобулярную структуру. Для получения количественных соотношений, связывающих отдельные ее параметры между собой, принимают все глобулы равновеликими.

С целью увеличения степени использования внутренней поверхности предложен бидисперсный катализатор, где транспортировка реагентов и продуктов реакции в основном осуществляется через крупные поры [22, 73]. Зерно такого катализатора образовано частицами радиусом гг1, которые в свою очередь состоят из глобул радиусом гга. Размер крупных пор — транспортных каналов — должен превышать длину свободного пробега молекул, диффундирующих в глубь зерна. ^ Скорость реакции в катализаторе бидисперсной структуры

а«-( VV тг1!Др L \ (ггвдр2/гГВД111)[ф1(1-<р2)/(рг] J ' (2'22)

Здесь индекс «1» относится к первичным глобулам, индекс «2» — ко вторичным.

ф!

(2.23)

Скорость реакции в случае монодисперсной структуры, слагаемой глобулами радиуса гг1 [51 ]:°Лядр1С \0'5

Ф ггИДр1 ^

(2.24)

Увеличение скорости реакции, благодаря переходу к бидисперсной структуре при одинаковом размере первичных частиц га и зерен катализатора (если в обоих случаях процесс протекает во внутридиффузионной области), выразится соотношением:

ГАаФзП — фа)"1

Рнс. 2.6. Влияние размера пор на каталитическую активность, отнесенную к единице объема зерна монодисперсного катализатора

5 П/р И. П. Мухлеиова

I J

65

Мультидисперсная (полидисперсная) модель пористой структуры

При синтезе катализаторов в промышленных условиях, очевидно, трудно создать как монодисперсную, так и строго бидис-персную структуру. О монодисперсной структуре, например, можно говорить только в статистическом смысле, ибо помимо глобул одинакового размера, составляющих большинство и определяющих характер структуры, всегда имеется некоторый диапазон размеров глобул (радиусов пор).

Из данных [17, 20, 741, а также опыта работы авторов по формированию и изучению пористой структуры катализатора для окисления S02 [511 становится очевидным целесообразность построения еще одной, на наш взгляд, наиболее реалистичной модели мультидисперсного катализатора [511.

В процессе синтеза такого катализатора, как правило, образуется непрерывный спектр размеров пор, однако большая их часть группируется вокруг какого-либо наиболее вероятного эквивалентного радиуса, который обычно принимают за основную количественную характеристику пористой структуры. Именно относительно этого радиуса пор (в условиях мультидисперсной структуры) может существовать понятие оптимального радиуса, обеспечивающего наивысшую скорость реакции. Наличие пор различного радиуса по

страница 27
< 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
подобрать проектор
светлановский зал дома музыки где находится
gchok
японские приточные вентиляторы

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
(08.12.2016)