ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Мультидисперсная (полидисперсная) модель пористой структуры из "Технология катализаторов" 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). [c.66] Из данных [17, 20, 74], а также опыта работы авторов по формированию и изучению пористой структуры катализатора для окисления ЗОг [51 ] становится очевидным целесообразность построения еще одной, на наш взгляд, наиболее реалистичной модели мультидисперсного катализатора [51 [. [c.66] 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 позволяет создать оптимальный по своей структуре образец. Крупные поры способствуют достаточной скорости транспортировки реагентов к тонким порам и обратной диффузии продуктов реакции, а более мелкие поры дают соответствующий вклад в образование поверхности. Смещение в сторону меньших размеров пор приводит к увеличению их поверхности, но одновременно с этим резко уменьшается степень использования последней и соответственно понижается скорость реакции. Аналогично снижается скорость реакции при смещении от оптимального размера пор в сторону его увеличения, когда при высокой степени использования поверхности снижение активности будет обусловлено уменьшением поверхности. [c.66] На рис. 2.7 представлена зависимость скорости реакции от вероятного радиуса пор как для мультидисперсного, так и для монодисперсного катализаторов. Если через крупные каналы беспрепятственно осуществляется транспортировка реагентов, кривая 1 проходит через максимум Гмакс, а границы кинетической области значительно расширены. [c.66] Скорость каталитической реакции, отнесенная к единице объема зерна катализатора, в соответствии с выражением (2.15) равна и = х удТ]. Рассмотрим составляющие этого выражения. Us — скорость реакции, отнесенная к единице поверхности зерна катализатора, характеризует скорость собственно химической реакции при постоянных параметрах технологического режима t, Р, С = onst) и является константой для катализатора данного химического состава. Поверхность единицы объема зерна катализатора монодисперсной структуры описывается уравнением (2.11). Выведем выражение для поверхности единицы объема катализатора мультидисперсной структуры. [c.68] Чтобы определить всю плош,адь поверхности единицы объема мультидисперсного катализатора, проинтегрируем выражение (2.31) по Гр от г,.. [c.69] Таким образом, полученное выражение для поверхности мультидисперсной модели является общим для моделей с любой степенью дисперсности, сводясь в частном случае (при г - 0) к известным [73] выражениям монодисперсной модели. [c.70] Наконец, рассмотрим множитель, характеризующий степень использования поверхности т]. [c.70] На рис. 2.12 представлено соотношение между мл при г. ср г. опт и мн при Гр Гр опт В зависимости от z. Анализ этого соотношения показывает, что по мере увеличения мультидисперсности, т. е. роста полосы (интервала), занимаемой порами, скорость реакции при сохранении равенства Гр. ср = г. опт возрастает. [c.73] Понятие оптимальности размера пор (глобул), объясненное посредством введенной мультидисперсной модели, рассмотрено при неизменном размере частиц. Вместе с тем, как известно (см. гл. 1), размер частиц оказывает влияние на степень внутридпф-фузионного торможения, в силу чего возможны поиски наилучшей структуры катализатора в зависимости и от этого параметра а также от концентрации реагентов и температуры процесса). [c.73] Здесь и — коэффициент пропорциональности, определяемый видом упаковки. [c.74] Здесь /Пг — масса одной глобулы. [c.75] Здесь / =3у 2/(2р) — константа пропорциональности. [c.75] Следовательно, удельная площадь поверхности зерна практически монодисперсной глобулярной структуры обратно пропорциональна радиусу, а удельный объем для данного конкретного материала постоянен [51, 73]. [c.75] Значения /— 5уд г= (3/р) V 2/2) и Оуд = (6 — я)/(яр) зависят только от истинной плотности для структуры, формируемой таким образом. [c.76] При обследовании катализатора КС [51 ] полученные экспериментальные значения Оуд близки к расчетным для координационного числа шесть. Такое совпадение свидетельствует о том, что выбранный подход к рассмотрению структуры мультидисперсного катализатора вполне обоснован. [c.76] Таким образом, перед нами структура, представленная набором пор различных радиусов, обеспечиваюш,ая максимум активности, расчеты характеристик которой можно производить так же,, как для монодисперсной, по определяюш,ему размеру пор. [c.76] Вернуться к основной статье