ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диффузия и реакция на пористых катализаторах. Упрощенное рассмотрение из "Массопередача в гетерогенном катализе" Как будет показано ниже, кажущаяся энергия активации, селективность и другие важные характеристики реакции, наблюдаемые в опыте, также зависят от указанных градиентов концентрации. [c.129] Количественный анализ связи массопередачи в пористой структуре с наблюдаемыми характеристиками реакции впервые был сделан Тиле в США [333], Дамкелером в Германии [85] и Зельдовичем в СССР [397]. Эти исследователи работали независимо друг от друга и опубликовали свои результаты в 1937 —1939 гг. Тиле недавно опубликовал превосходный исторический обзор, в котором рассмотрел развитие взглядов на природу и характер упомянутых эффектов [332]. Идеи, содержащиеся в указанных ранних работах, были развиты Уилером [382, 383], Вейсцем с сотр. [369, 372, 377] и Викке с сотр. [384 —387]. Позднее этими вопросами занимались многие другие исследователи. Важным результатом этих работ явилось получение количественных соотношений для вычисления коэффициента эффективности пористого катализатора. [c.129] Коэффициент эффективности (11), по определению, представляет собой отношение наблюдаемой скорости реакции к ее значению, достигаемому в предположении о доступности для реагентов всей внутренней поверхности катализатора. При этом полагают, что концентрация реагента и температура во всей грануле имеют те же значения, что и у наружной ее поверхности. [c.129] Последнее уравнение решается для граничных условий с = при г = Д и йс1(1г = О при г = 0. Первое из этих условий относится к внешней поверхности гранулы, а второе указывает на отсутствие градиента концентрации в центре гранулы. [c.131] Величина = к. З,, представляет собой истинную константу скорости, отнесенную к единице общего объема гранулы катализатора. [c.131] Уравнение (111.13) описывает поле концентраций в грануле катализатора и показывает, что последнее зависит только от безразмерного параметра ф и безразмерного же расстояния г К. [c.132] Функция, описываемая уравнением (III.19), относится к необратимой реакции первого порядка на сферической грануле. Значение th Фа1 при увеличении фа(Ш ф = 0,99 при фа = 2,65). Поэтому приближенно значение т З/фз в области высоких ф . [c.133] Подобным же образом могут быть получены аналитические выражения, связываюш ие с ф и для реакций других порядков. [c.133] Уравнение (111.19) имеет важный практический смысл. Анализ этого уравнения показывает, что коэффициент эффективности пористого катализатора асимптотически приближается к единице при уменьшении радиуса гранулы и константы скорости реакции или при увеличении коэффициента диффузии. Иначе говоря, эффективность использования поверхности катализатора мала для крупных гранул при больших значениях константы скорости и при малых значениях Оэф. Наивысшая эффективность достигается при использовании гранул минимально возможного размера. Для очень активных катализаторов характерны низкие значения коэффициента эффективности, тогда как малоактивные катализаторы имеют высокие значения т). [c.133] Вернуться к основной статье