Главная -> Словарь

Диффузионное торможение

ности капли и затем внутрь ее или из капли через поверхность раздела фаз в ядро потока сплошной фазы. Рассмотрим три случая. Случай первый — диффузионное сопротивление внутри капли незначительно по сравнению с диффузионным сопротивлением в сплошной фазе. В этом случае массообмен определяется только диффузионным сопротивлением в сплошной фазе. Коэффициент массопередачи может быть принят равным коэффициенту массо-отдачи, Кх$е, а количество перенесенного из фазы в фазу распределяемого вещества

Случай второй — диффузионным сопротивлением внутри капли пренебречь нельзя, в то время как диффузионное сопротивление сплошной фазы незначительно. В этом случае массообмен определяется диффузионным сопротивлением внутри капли. Коэффициент массопередачи может быть принят равным коэффициенту массоотдачи Ку ~ 3Д, а количество вещества, перенесенного из фазы в фазу, составит

Случаи третий — диффузионным сопротивлением в сплошной фазе и внутри капли пренебречь нельзя и необходимо учитывать распространение массы как в сплошной среде, так и внутри капли. В этом случае можно использовать для расчета коэффициентов

Однако многочисленные опыты показывают, что при адсорбции диффузионные сопротивления внутри твёрдой фазы малы по сравнению с внешним диффузионным сопротивлением, поэтому при расчетах процессов адсорбции обычно используется основное уравнение массопередачи

Многократное увеличение соотношения Уд. с/Уд. Ф приводит к снижению вязкости, концентрации твердой фазы, уменьшению контактов между частицами и, как следствие, к расслоению системы на фазы. Повышение температуры способствует этому расслоению, но приводит к неполному отделению твердой фазы, так как равновесие сдвигается в сторону растворения выпавшей твердой фазы. При низких температурах коагуляции происходит еще более неполное отделение твердой фазы, что обусловливается диффузионным сопротивлением расслоению.

Многократное увеличение соотношения VK. С/УЯ. ф приводит к снижению вязкости, концентрации твердой фазы, уменьшению контактов между частицами и, как следствие, к расслоению системы на фазы. Повышение температуры способствует этому расслоению, но приводит к неполному отделению твердой фазы, так как равновесие сдвигается в сторону растворения выпавшей твердой фазы. При низких температурах коагуляции происходит еще более неполное отделение твердой фазы, что обусловливается диффузионным сопротивлением расслоению.

Для всех рас смотренных оисте»! на еавиошооти ^"- наблюдалось два максимума ?0 . Экотрамум в области нивких концентраций объясняется нивким диффузионным сопротивлением оор-бции, а в области высоких концентрация взаимным воздействием вамедления снорости сорбции, и роста сопротивления о улучще -нием условий внешнего подвода вещества иа раствора.

Многократное увеличение соотношения VK. С/УЯ. ф приводит к снижению вязкости, концентрации твердой фазы, уменьшению контактов между частицами и, как следствие, к расслоению системы на фазы. Повышение температуры способствует этому расслоению, но приводит к неполному отделению твердой фазы, так как равновесие сдвигается в сторону растворения выпавшей твердой фазы. При низких температурах коагуляции происходит еще более неполное отделение твердой фазы, что обусловливается диффузионным сопротивлением расслоению.

Как известно, внутридиффузионное торможение сказывается на уменьшении видимой энергии активации — вдвое против энергии активации в внутреннем кинетическом режиме. Для проверки этого положения была выполнена установка, в которой реакция могла протекать без диффузии и с диффузией внутрь частиц. В первом случае реагирующий газ циркулировал через слой мелких частиц, диффузионным сопротивлением которых можно было пренебрегать, т. е. можно было считать, что внутренняя поверхность полностью участвует в реакции. Во втором случае газ омывал ту же засыпку, только с лобовой поверхности, и диффузия газа внутрь определяла скорость реакции .

Случай первый — диффузионное сопротивление внутри капли незначительно по сравнению с диффузионным сопротивлением в сплошной фазе. В этом случае массообмен определяется только диффузионным сопротивлением в сплошной фазе. Коэффициент массопередачи может быть принят равным коэффициенту массоотдачи , а количество перенесенного из фазы в фазу распределяемого вещества может быть определено из соотношения

Случай второй — диффузионным сопротивлением внутри капли пренебречь нельзя, в то время как диффузионное сопротивление сплошной фазы незначительно. В этом случае массообмен определяется диффузионным сопротивлением внутри капли. Коэффициент массопередачи может быть принят равным коэффициенту массоотдачи , а количество вещества, перенесенного из фазы в фазу, составит

А. А. Баландин указывает на необходимость структурного соответствия между строением реагирующих молекул и кристаллической решеткой катализатора. Пористая структура, характеризуемая величиной внутренней поверхности катализатора и распределением пор по диаметрам, существенно влияет не только па спорость, но и на направление процесса, особенно при низких температурах. При высоких температурах увеличение поверхности положительно влияет до определенного предела, так как в мелкопористых образцах начинает проявляться диффузионное торможение.

Учитывая уравнение Эйнштейна и соотношения для Кс и /ц, находим область времен процесса, характеризующую диффузионное торможение

При значительных я, когда ощутимо диффузионное торможение, cth я «* 1, я cth х—1 =f я, и

Кинетические расчеты для определения пористости, исключающей диффузионное торможение

Сравнение величин энергий активации первой и второй стадий реакции каталитического крекинга тяжелого сырья, приведенных в табл. VI-2 и VI-3, показывает, что во всех случаях энергия активации второй стадии значительно выше, чем первой. Поэтому маловероятно, чтобы диффузионное торможение существенно сказывалось на второй стадии реакции, так как в этом случае энергия активации была бы низкой. Учитывая, что соотношение между скоростями первой и второй стадий реакции определяет качество жидких продуктов и выход газа, можно определить оптимальные условия крекинга с различным целевым назначением.

Например, если требуется увеличить выход жидких продуктов крекинга, следует уменьшить диффузионное торможение. Для этого применяют катализаторы средней активности с широкопористой структурой, высокие скорости подачи сырья, умеренные температуры процесса. Эти выводы используются в заводской практике .

которое, однако, усложняется из-за образования гидратов серной кислоты. Несмотря на высокую кислотность среды реакция протекает сравнительно медленно и тормозится образующейся водой. При сульфатировании высших спиртов, мало растворимых в серной кислоте, заметно диффузионное торможение процесса, что требует интенсивного перемешивания.

Видно, что скорость реакции растет с повышением кислотности среды , которая сильно зависит от концентрации серной кислоты. Олефины не растворимы в кислоте, поэтому большую роль играет диффузионное торможение процесса при переходе молекулы олеоина из углеводородной в сернокислотную фазу, которое вместе с теплоотводом может лимитировать общую скорость реакции. Сообщается о возможности проведения процесса при интенсивном перемешивании и теплопередаче в течение « 1 мин, но обычная его длительность « 1 ч.

Полученные результаты позволили сделать вывод, что величина С„ характеризует глубину распространения реакций по радиусу зерна и величину их диффузионного торможения. Из представленных на рис. 1.2 зависимостей видно, что при крекинге углеведородов, обладающих меньшей реакционной способностью в процессе образования кокса, уменьшается диффузионное торможение, увеличивается степень использования внутренней поверхности и зона отложения кокса расширяется в глубь пор. Установлено, что при крекинге стирола и бутадиена процесс коксообразования протекает в тонком периферийном слое , а при крекинге алканов-по всей внутренней зоне зерен катализатора .

Такое влияние металлов можно объяснить их различным вкладом в каталитическую активность при коксообразовании. Добавление к алю-мосиликатному катализатору щелочных и щелочноземельных металлов понижает его кислотность и каталитическую активность в отношении образования кокса по карбонийионному механизму. Предполагается , что имеет место неравномерное распределение металлов по радиусу и большая их часть отлагается на периферии. В таком случае активность периферийных слоев снижается больше. Это уменьшает диффузионное торможение периферийных слоев, реакции крекинга и коксообразования перемещаются в центральную часть зерна катализатора. Поэтому отложение кокса становится более равномерным. Отметим, что и при равномерном распределении щелочных металлов по радиусу зерна можно ожидать такого же эффекта, так как общее снижение активности катализатора должно понижать диффузионное торможение и смещать реакцию в кинетическую область.

На окисных и сульфидных катализаторах сорбция водорода меньше, и зависимость скорости реакции от давления водорода обычно линейна. Поэтому в данном случае чаще всего применяют высокое давление и рециркуляцию водо-родсодержащего газа. При проведении жндкофазных процессов повышение давления улучшает растворимость водорода в реакционной массе и может многократно увеличить скорость реакции. Однако при переходе водорода в жидкую фазу и к поверхности катализатора значительную роль начинает играть диффузионное торможение. Оно снимается при интенсивном перемешивании реакционной массы и водорода.