ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сопоставление теории с экспериментальными данными для не изотермических гранул из "Массопередача в гетерогенном катализе" В табл. 1У,1 приведены коэффициенты теплопроводности нескольких окисных катализаторов по данным Зера [313]. Они определены при средней температуре около 90 °С на воздухе при атмосферном давлении. [c.167] Мишке и Смит [220] измеряли коэффициенты теплопроводности таблетированной окиси алюминия в вакууме, а также в гелии и воздухе при атмосферном давлении. Образцы готовили таблетированием порошкообразной окиси алюминия при различных давлениях прессования. [c.167] Разброс значений коэффициентов теплопроводности для неметаллических веществ очень мал. Относительно мало сказываются на теплопроводности значительные колебания пористости и распределения пор по радиусам, обусловленные различиями давления прессования (в работе Зера значения пористости не приводятся). [c.168] Последние две группы данных табл. 1У,2 представляют собой наиболее характерные результаты различных исследований теплопроводности слоев сферических частиц. Очевидно, что для этих слоев теплопроводность в вакууме зависит главным образом от плош ади контактов между гранулами. В связи с этим можно ожидать, что теплопроводность слоев шероховатых частиц будет выше, чем слоев частиц с гладкой поверхностью. [c.169] Даже у слоя наиболее плотных гранул серебра теплопроводность, согласно табл. IV,2, составляет небольшую долю теплопроводности монолитного серебра [последняя равна 418,7 Вт/(м-К)]. Однако для пористых металлов, приготовленных спеканием по технологии, принятой в порошковой металлургии, можно ожидать гораздо более высоких значений отношения теплопроводностей. На это указывают данные о частицах меднооловянного сплава. [c.169] В пористых катализаторах непрерывны как твердая фаза, так и жидкость (реакционная смесь). Поэтому теплопроводность системы можно рассматривать, основываясь на модели, в которой имеются два параллельных тепловых потока, обменивающихся между собой теплом. Последнее обстоятельство сильно усложняет рассмотрение, так как при типичном для многих катализаторов распределении пор диффузия при атмосферном давлении протекает в переходной области. При этом теплопроводность газа сильно зависит от размера пор или давления. Результаты оценки с помощью этой модели зависят от принятой геометрии структуры. Однако очевидно, что эффективная теплопроводность будет определяться главным образом свойствами болео теплопроводной фазы. С увеличением разницы теплопроводностей фаз становятся более значительными и расхождения результатов, полученных исходя из разных моделей. [c.169] Ниже приводятся некоторые числовые значения, полезные при рассмотрении вопроса. Реакции обычно осуществляются при атмосферном и более высоком давлениях, температуры же превышают значения, нри которых выполнены измерения, согласно табл. IV, и IV, 2. [c.170] Если размер пор значительно превышает среднюю длину свободного пробега молекул газа, то его теплопроводность почти не зависит от давления. При комнатной температуре теплопроводность воздуха равна 25-10 Вт/(м-К), а водорода 17,6-10 Вт/(м-К). Теплопроводность паров многочисленных полярных и неполярных органических соединений лежит в пределах 8,4-10 —25 X X 10 Вт/(м-К). Приведенные значения на порядок меньше значений теплопроводности для пористого катализатора в вакууме. Исключение составляют водород и гелий. Коэффициенты теплопроводности для простых органических жидкостей в 10—100 раз выше, чем для паров при той же температуре. Типичные значения теплопроводности неполярных жидкостей при комнатной температуре лежат в пределах (8,4—20,9) Вт/(м-К), что в 2—3 раза выше значений Я для сильно полярных жидкостей. [c.170] В области температур 60—200 °С коэффициент теплопроводности газов, как правило, линейно возрастает с температурой и при достижении 200 °С значение его примерно удваивается. Приведенные в табл. IV, и IV,2 данные, за одним исключением, относятся к случаю, когда поры катализатора заполнены воздухом при атмосферном давлении. [c.170] Теплопроводность газов и паров в реальных условиях проведения реакций выше, чем теплопроводность воздуха при комнатной температуре. Поэтому приведенные в таблицах значения эффективной теплопроводности представляют собой минимальные значения, которые можно ожидать в условиях протекания реакции. Соответствующие температурные градиенты представляют собой вероятные максимальные величины. [c.170] Максимальные отклонения от изотермического режима будут наблюдаться при высоких значениях эффективного коэффициента диффузии, теплового эффекта реакции и низкой теплопроводности катализатора. Повышение давления способствует увеличению отклонения от изотермического режима. Это объясняется увеличением диффузионного потока с ростом давления в тех случаях, когда диффузия сначала протекает в кнудсеновском или переходном режиме. [c.170] Пример IV.1. Определение влияния температуры на коэффициент эффективности при каталитическом крекинге. [c.171] Рассмотрим крекинг газойля на алюмосиликатном катализаторе в условиях Примера III.1 (стр. 142). Тепловой эффект этой эндотермической реакции изменяется со степенью превращения, так как последняя влияет на характер вторичных реакций. Однако максимальное значение теплового эффекта может быть принято равным 168 кДж/моль. Коэффициент теплопроводности катализатора принят по данным Зера (табл. IV,1) и равен 0,36 Вт/(м-К). Ранее найденное значение эффективного коэффициента диффузии составляет З-Ю м /с. [c.171] Так как Р = ArMaK / s, то максимальная разность между температурами поверхности и внутренней части гранулы при всех условиях составит около 0,5 °С. [c.171] Из рис. III-5 пли IV-1 находим, что при 7 = 20 кривая, соответствующая Р = —0,0003, весьма близка к кривой для р = 0. Это подтверждает надежность вывода об изотермичности режима в рассматриваемом случае. [c.171] Пример IV.2. Определение влияния температуры на коэффициент эффективности при дегидрогенизации. [c.171] Рассмотрим дегидрогенизацию циклогексана над алюмоплатиновым катализатором илатформипга при давлении 235-10 Н/м и температуре 450 °С. Для предотвращения зауглероживания катализатора реакцию проводят с большим избытком водорода, поэтому принимаем мольное отношение водород углеводород , равным 4 1. [c.171] Согласно Пратеру [256], рассматриваемая система имеет следующие характеристики 1) АЯ = 219 кДж/моль 2) Дэф = 1,6-10 mV для циклогексана (в предположении о кнудсеновском режиме диффузии) 3) Я = 0,22 Вт/(м-град). [c.171] Для рассматриваемой реакции равновесный состав продуктов сильно изменяется с температурой. Так, при 400 °С значительная доля циклогексана остается непревращенной. Рис. 111-4—1П-7 и 111-9 относятся к необратимым реакциям. Подход к анализу рассмотренных вопросов для обратимых реакций освещен ниже (стр. 240). [c.172] Вернуться к основной статье