Катализаторы готовят осаждением или соосаждением компонентов из растворов, их смешиванием. Полученную массу сушат, прокаливают. В результате образуется структура из слипшихся, спекшихся мелких частиц. Пространство между ними - поры, по которым диффундируют реагенты. Это - осажденные или смесные катализаторы. Таким же образом готовят инертный пористый материал - носитель. На него наносят активные компоненты, например пропиткой из раствора, из которого на внутреннюю поверхность носителя осаждаются каталитически активные компоненты (нанесенные катализаторы). Другие методы приготовления также приводят к образованию сети капилляров сложной формы. Заметим, что такие же методы используют в приготовлении твердых сорбентов - адсорбентов. Полученный пористый материал формуют в виде элементов цилиндрической, кольцеобразной или иной формы, в том числе геометрически неправильной. Размер элементов, или, как их называют, зерен промышленного катализатора, составляет несколько миллиметров (3-6 мм - наиболее распространенный). Таким образом, катализатор представляет собой пористые зерна с развитой внутренней поверхностью.[ ...]
Обработка данных измерения Дф сотни самых разных пористых катализаторов, носителей для них и адсорбентов показала, что в абсолютном большинстве случаев значения коэффициента проницаемости лежат в сравнительно узком интервале: П = = 0,1+0,2.[ ...]
Указанное выше значение П и формулы (2.102) и (2.103) позволяют довольно точно оценить значение Дф, если нет прямых измерений.[ ...]
Математическая модель. Обоснование представления сложной пористой структуры катализатора в виде сплошной (квазигомогенной) среды позволяет перейти к построению математической модели процесса в пористом зерне катализатора. Рассматриваем процесс при интенсивном внешнем переносе, когда последним можно пренебречь. Основные особенности процесса проследим сначала на зерне катализатора простой формы - в виде пластинки толщиной 2/ >, омываемой с двух противоположных сторон потоком с концентрацией реагента Со (рис. 2.32). Торцевые стороны пластинки “запечатаны”, так что реагент проникает внутрь катализатора только через боковые грани площадью »У каждая. Процесс протекает симметрично относительно плоскости, проходящей в середине между омываемыми гранями (плоскость симметрии показана штрих-пунктиром на рис. 2.32). Реагенты диффундируют внутрь пористой пластинки и в ней реагируют. Концентрация их уменьшается к центру, как показано в нижней части рис. 2.32. Учитывая симметричность процесса, его математическую модель строим только для одной половины плоского зерна.[ ...]
Одно условие очевидно: на наружной поверхности пластинки-катализатора концентрация реагента равна Со .[ ...]
Решение такой задачи впервые было выполнено российским ученым Я.Б.Зельдовичем и американским ученым Е.Тиле, и потому параметр <р называют модулем Зельдовича-Тиле.[ ...]
Концентрация компонента уменьшается вглубь зерна катализатора, и потому WH меньше, чем скорость при “наблюдаемой” концентрации Со- Степень ее уменьшения также является характеристикой процесса.[ ...]
Эта величина показывает эффект влияния процессов переноса в пористом зерне на скорость превращения в нем и зависит только от параметра ф. График г](ф) приведен на рис. 2.33.[ ...]
У процесса переноса - максимальная движущая сила, и по определению: лимитирующая стадия - диффузия, режим - внут-ридиффузионный. С практически достаточной точностью можно принять, что внутридиффузионный режим будет при ф > 3, что отмечено на рис. 2.33.[ ...]
Между кинетическим и внутридиффузионным располагается область переходных режимов.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Распределение относительной концентрации у по толщине зерна катализатора р в кинетическом (I), переходном (II) и внутридиффузионном (III) режимах |
 |
