Макрокинетика Лекция 6. Протекание экзотермической реакции I порядка во внутренней диффузионной области Влияние внутридиффузионных факторов на скорость. - презентация

1 Макрокинетика Лекция 6

2 Протекание экзотермической реакции I порядка во внутренней диффузионной области Влияние внутридиффузионных факторов на скорость химического процесса 1. Температурная зависимость. 2. Температурный режим. 3. Размеры гранул катализатора. 4. Скорость реакции. 5. Пористость структуры.

3 1. Температурная зависимость. Во внутренней диффузионной области более слабая температурная зависимость, чем во внешней диффузионной области. E внутр. д. о. 2. Температурный режим. Перегревы катализатора незначительны. Неизотермичность гранул особенно при больших значениях φ будут приводить к компенсации торможения скорости химической реакции. Фактор эффективности может превышать 1. Повышение температуры способствует переходу процесса во внутридиффузионную область вследствие более слабой температурной зависимости скорости диффузии.

4 3. Размеры гранул катализатора. При протекании процесса во внутренней диффузионной области участвует лишь некоторая часть внутренней поверхности катализатора. Уменьшение размеров гранул приводит к возрастанию доли работающей поверхности. 4. Скорость реакции. При переходе во внутреннюю диффузионную область W набл. снижается из-за участия лишь доли внутренней поверхности катализатора и подстраивания скорости химической реакции к скорости переноса вещества в порах. При увеличении порядка реакции, степень влияния внутридиффузионных осложнений возрастает. 5. Пористость структуры. При более развитой пористой структуре будет возрастать W набл.. Для устранения внутридиффузионных осложнений в настоящее время применяются катализаторы нестандартной формы.

5 Протекание химической реакции во внутренней диффузионной области с учетом теплового режима Химическая реакция первого порядка в зерне катализатора (форма - плоскопараллельная пластинка). Уравнения материального и теплового балансов в стационарном режиме: Граничные условия: При l=0; C=Cn; T=Tn; При l = L; dc/dl = 0; dT/dl = 0

6 Безразмерные переменные: С = Cn (1-x) b=RTn/E где

7 - максимальный адиабатический разогрев, где - коэффициент теплопроводности Исходную систему материального и теплового балансов можно преобразовать к виду: