ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пористое зерно катализатора из "Общая химическая технология и основы промышленной экологии" Катализаторы готовят осаждением или соосаждением компонентов из растворов, их смешиванием. Полученную массу сушат, прокаливают. В результате образуется структура из слипшихся, спекшихся мелких частиц. Пространство между ними - поры, по которым диффундируют реагенты. Это - осажденные или смесные катализаторы. Таким же образом готовят инертный пористый материал - носитель. На него наносят активные компоненты, например пропиткой из раствора, из которого на внутреннюю поверхность носителя осаждаются каталитически активные компоненты (нанесенные катализаторы). Другие методы приготовления также приводят к образованию сети капилляров сложной формы. Заметим, что такие же методы используют в приготовлении твердых сорбентов - адсорбентов. Полученный пористый материал формуют в виде элементов цилиндрической, кольцеобразной или иной формы, в том числе геометрически неправильной. Размер элементов, или, как их называют, зерен промышленного катализатора, составляет несколько миллиметров (3-6 мм - наиболее распространенный). Таким образом, катализатор представляет собой пористые зерна с развитой внутренней поверхностью. [c.86] Указанное выше значение П и формулы (2.102) и (2.103) позволяют довольно точно оценить значение Д,ф, если нет прямых измерений. [c.88] Математическая модель. Обоснование представления сложной пористой структуры катализатора в виде сплошной (квазигомогенной) среды позволяет перейти к построению математической модели процесса в пористом зерне катализатора. Рассматриваем процесс при интенсивном внешнем переносе, когда последним можно пренебречь. Основные особенности процесса проследим сначала на зерне катализатора простой формы - в виде пластинки толщиной 2Rq, омываемой с двух противоположных сторон потоком с концентрацией реагента Q (рис. 2.32). Торцевые стороны пластинки запечатаны , так что реагент проникает внутрь катализатора только через боковые грани площадью S каждая. Процесс протекает симметрично относительно плоскости, проходящей в середине между омываемыми гранями (плоскость симметрии показана штрих-пунктиром на рис. 2.32). Реагенты диффундируют внутрь пористой пластинки и в ней реагируют. Концентрация их уменьшается к центру, как показано в нижней части рис. 2.32. Учитывая симметричность процесса, его математическую модель строим только для одной половины плоского зерна. [c.88] Уравнение (2.104) - дифференциальное второго порядка. При его интегрировании появятся две неопределенные константы интегрирования. Чтобы решение было однозначным, необходимо иметь еше два уравнения для определения констант интегрирования. Ими являются дополнительные условия на границах рассматриваемой области - половины пластинки (граничные условия). Дифференциальные уравнения с необходимым числом граничных условий называют замкнутой системой уравнений. [c.89] Одно условие очевидно на наружной поверхности пластинки-катализатора концентрация реагента равна Со. [c.89] Решение такой задачи впервые было выполнено российским ученым Я.Б.Зельдовичем и американским ученым Е.Тиле, и потому параметр ф называют модулем Зельдовича-Тиле. [c.90] Концентрация компонента уменьшается вглубь зерна катализатора, и потому IV меньше, чем скорость при наблюдаемой концентрации о- Степень ее уменьшения также является характеристикой процесса. [c.91] Эта величина показывает эффект влияния процессов переноса в пористом зерне на скорость превращения в нем и зависит только от параметра ф. График Т1(ф) приведен на рис. 2.33. [c.91] У процесса переноса - максимальная движущая сила, и по определению лимитирующая стадия - диффузия, режим - внутридиффузионный. С практически достаточной точностью можно принять, что внутридиффузионный режим будет при ф 3, что отмечено на рис. 2.33. [c.92] Между кинетическим и внутридиффузионным располагается область переходных режимов. [c.92] Граничные условия, подобные (2.104а) и (2.1046), заданы на поверхности частицы-шара радиусом Яо и в центре его. [c.93] Как видим, режим диффузионный, но свойства процесса (температурная зависимость) не отвечают свойству лимитирующей стадии (Оэф слабо зависит от температуры). Это подтверждает ранее высказанное замечание о том, что понимание лимитирующей стадии как определяющей имеет ограниченный характер. [c.96] Вернуться к основной статье