Различия:
в истинной плотности определяется плотность самого материала без учета пор и пустот
в кажущейся плотности определяется плотность гранул или частиц с учетом их внутренних закрытых пор, но без межзерновых пустот
Коэффициент молекулярной диффузии и коэффициент кнудсеновской диффузии: определение, способы расчета, примеры значений коэффициентов диффузии. Эффективный коэффициент диффузии: определение, сравнение длины свободного пробега молекул и радиуса пор, способы расчета. Коэффициент проницаемости — характеристика пористой структуры катализатора.
Коэффициент молекулярной диффузии (КМД) – константа, характеризующая способность вещества проникать через неподвижную среду
Метод Фуллера (для газов при низких давлениях):
Формула Бланка (для определения в смеси):
Коэффициент кнудсеновской диффузии (ККД) – это
Эффективный коэффициент диффузии должен иметь такое значение, чтобы процесс переноса внутри зерна катализатора мог быть описан с достаточной точностью. Зависит от эффективных КМД и ККД
К
вазигомогенная
модель пористой структуры катализатора:
основные допущения и характеристики,
параметры модели, выражения для разных
зерен катализатора. Основные формулы
внутридиффузионного процесса для
квазигомогенных моделей зерен в виде
плоскопараллельной пластины и сферы,
величины, входящие в формулы, размерности.
Допущения:
Рассмотрим сферическую гранулу катализатора радиуса, выделив в ней сферический слой толщиной и радиусом
Гранула находится в изотермических условиях
Пусть в сферической частице катализатора протекает простая реакция, в ракции участвует один реагент А, она необратима
Реагенты доставляются к дифференциальному сферическому слою посредством диффузии и расходуются внутри слоя в результате реакции
Диффузия в пористой структуре подчиняется первому закону Фика и харатеризуется постоянным по всей грануле эффектиынм коэффициентом диффузии D*, мольный поток i-го вещества равен:
Характеристики модели:
Каждой точке пространства приписываются определённые значения концентраций, температур и давлений, которые плавно и непрерывно изменяются по всему слою.
Не учитываются действительное расположение отдельных зёрен катализатора, их конфигурация, форма проходов между зёрнами.
Среда характеризуется эффективными коэффициентами диффузии и теплопроводности.
Параметры модели:
Эффективный коэффициент диффузии
Фактор эффективности. Характеризует степень использования внутренней поверхности зерна катализатора. Он равен отношению наблюдаемой скорости химической реакции к скорости химической реакции в кинетической области и зависит от формы зерна катализатора.
Параметр Тиле. Характеризует протекание реакции внутри зерна катализатора и рассчитывается для реакции первого порядка.
Квазигомогенная модель сферы ИЛИ плоскопараллельной пластины катализатора: вывод выражения для зависимости концентрации реагента от координаты внутри зерна катализатора.
Параметр Тиле и степень использования внутренней поверхности зерна катализатора: назначение величин, формулы для расчета, типовые значения для внутридиффузионной, переходной и кинетической областей.
Параметр Тиле – безразмерная величина, которая характеризует протекание реакции внутри катализатора
|
R – половина толщины пластины (плоскопараллельная пластина); - радиус основания цилиндра (цилиндр); - радиус сферы (сферы), м
k – константа скорости химической реакции, с-1
D* - эффективный коэффициент диффузии, м2/с |
||
Внутридиффузионная область высокие значения параметра Тиле означают протекание реакции в этой области, где определяющую роль играет скорость диффузии |
Переходная область находится в пределах 0,5-2 промежуточный режим протекания реакции |
Кинетическая область малые значения параметра тиле, означает, что скорость процесса определяется скоростью химической реакции, и реакция протекает в этой области |
|
Степень использования внутренней поверхности зерна катализатора (фактор эффективности η) – отношение наблюдаемой скорости в зерне катализатора к максимально возможной в отсутствии внутридиффузионных осложнений, т.е. к скорости на внешней поверхности катализатора (гиперболический тангенс)
Имеет единственное значение для каждой рассматриваемой частицы катализатора. Косвенно он характеризует, какая часть внутренней поверхности катализатора участвует в хим реакции. Измеряется от 0 до 1
При малых значениях Тиле (0,2) = 1 Вся поверхность катализатора доступна для реакции |
При больших значениях (больше 2) Часть поверхности вещества доступна для реации |
Критерии протекания процесса в области внутренней диффузии. Изменение параметров, способствующее переходу реакции из внутридиффузионной области в кинетическую.