ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние процессов переноса к внешней поверхности зерен на скорость реакции из "Катализ в производстве серной кислоты" На скорость контактных реакций могут оказывать влияние процессы переноса к внешней поверхности зерен катализатора (см. стр. 67). Это влияние сказывается тем сильнее, чем больше величина скорости реакции, отнесенная к единице внешней поверхности зерна . [c.223] С—степень использования внутренней поверхности катализатора. [c.223] Последующие расчеты проведены для средней фиктивной скорости газа в слое катализатора, равной 1,5 м1сек, что отвечает е=150 (7 — =0,03). Для газа указанного состава Рго = 1,86 (Рг /, =1/1,23=0,81) и 0=4,3-10- мЧсек 0,15Ъ мУчас. [c.223] П р и м е ч а н и е. Расчет произведен для катализатора с вернами диаметром Т мм а гааовой смеси, содержащей 7% Яо. И% О, и 8 % N... [c.224] Если пренебречь небольшими различиями в значениях коэффициентов диффузии двуокиси и трехокиси серы и изменением объема в результате реакции, то сумма парциальных давлений двуокиси и трехокиси серы будет равна парциальному давлению двуокиси серы в исходной газовой смеси, т. е. [c.225] Количества двуокиси серы, реагирующей на поверхности зерна в 1 см (О), разности относительных степеней превращения Ау и значения относительного уменьшения скорости реакции для различных степеней превращения и температур приведены в в табл. 26. [c.225] В пpoизвoд fвeнныx условиях высокие температуры достигаются лишь при степени превращения выше 0,5. Поэтому возможное уменьшение скорости реакции под влиянием процесса-переноса к внешней поверхности не превышает 15%, а в среднем составляет 2—3%. При расчете потребного количества катализатора влияние внешней диффузии можно не учитывать. [c.226] Экспериментальное исследование влияния внешней диффузий на скорость окисления двуокиси серы на платиновом катализаторе представляющем собой цилиндрики диаметром 3 мм и высотой 3 мм, показало , что при высоких температурах, малых скоростях и малых степенях превращения падение парциального давления двуокиси серы у поверхности зерен катализатора по сравнению-с газовым потоком достигает 25%. При низких температурах и высоких скоростях газа изменение парциального давления двуокиси серы ничтожно мало и может не учитываться. [c.226] Дх— изменение степени превращения. [c.226] Вычисленные значения Д/ приведены в табл. 26. [c.226] Иначе обстоит дело с величинсй перегрева поверхности. Как видно из уравнения (VI, 18), перегрев поверхности пропорционален величине теоретического разогрева Л, увеличивающегося с повышением начальной концентрации двуокиси серы, и следовательно, при постоянном Ах перегрев поверхности Д/ должен возрастать с ростом концентрации двуокиси серы. В соответствии с этим в случае высококонцентрированных газовых смесей можно ожидать значительных перегревов поверхности. [c.227] Недостаточная скорость переноса реагирующих веществ к поверхности зерен катализатора приводит, с одной стороны, к увеличению степени превращения у поверхности, уменьшающему скорость реакции, а с другой стороны, к повышению температуры поверхности по сравнению с температурой газового потока, увеличивающему скорость реакции. [c.227] В случае высоких концентраций реагирующих веществ увеличение скорости реакции, благодаря повышению температуры поверхности катализатора, может превысить уменьшение скорости, связанное с увеличением степени превращения у поверхности. В результате, в достаточно концентрированных газовых смесях обнаруживается парадоксальное явление—рост скорости реакции при уменьшении скорости переноса реагирующих веществ из газового потока к поверхности катализатора. [c.227] Скорость реакции вычислена по уравнению (VI, 14). Значения всех величин, входящих в уравнение, вычислялись в соответствии с условиями на поверхности катализатора. Изменение температуры поверхности катализатора по сравнению с температурой газового потока определялось с помощью уравнения (VI, 18). [c.228] Кривые рис. 43 выражают суммарное изменение скорости реакции, вызванное повышением степени превращения у поверхности и повышением температуры поверхности, оказывающими противоположное влияние на скорость реакции, при постоянных значениях этих параметров в газовом потоке. [c.228] Наклон ЭТОЙ прямой зависит, следовательно, от турбулентности газового потока, проходящего через слой катализатора, и исходной концентрации двуокиси серы. [c.228] Точки пересэчения прямой переноса с кривыми скорости реакции отвечают стационарным состояниям. [c.228] Форма кривых на рис. 43 позволяет заключить, что для газовой смеси, содержащей 7% двуокиси серы, наложение внсщне-диффузионного переноса всегда приводит к снижению скорости реакции и условия на поверхности однозначно определяются температурой и степенью превращения в газовом потоке. [c.228] В случае газовой смеси, содержащей 35% двуокиси серы, увеличение скорости реакции в результате повышения температуры поверхности катализатора по сравнению с газом очень велико. Одним и тем же значениям температуры и степени превращения в газовом потоке в этом случае могут отвечать два устойчивых режима на поверхности—низкотемпературный, отличающийся малой скоростью реакции и малым различием в температурах и концентрациях у поверхности и в газовом потоке, и высокотемпературный, отличающийся большой скоростью реакции и значительным различием в температурах и степенях превращения у поверхности и в газовом потоке (точки Л и С на рис. 43). Промежуточные режимы на поверхности в этом случае не реализуемы. Точка пересечения В прямой переноса с восходящей ветвью кривой 2 отвечает неустойчивому режиму. Возможность двух устойчивых режимов на поверхности приводит к различию температур зажигания и затухания. [c.229] Вернуться к основной статье