Лекция 9-10. Диффузионная кинетика

1.

Лекция 9-10

2. Математическое описание каталитического процесса на пористом зерне катализатора

3.

Если химическая реакция протекает достаточно
быстро, то скорость суммарного процесса
катализа может лимитироваться:
Скоростью переноса массы реагентов или тепла и газовой
(жидкой фазы) к внешней поверхности зерна катализатора –
внешнедиффузионная область
Диффузией реагентов в порах зерна катализатора –
внутриффузионная область

4. Стадии каталитической реакции

Реакция A B на пористом зерне катализатора
Стадии каталитической реакции
4

5.

Концентрационные профили в грануле пористого
катализатора при различных кинетических режимах
а – низкая температура, очень медленная реакция;
б – активный катализатор, концентрация в порах меньше, чем Со;
в – очень активный катализатор, реакция протекает вблизи внешней
поверхности или на ней
z – расстояние от начала слоя катализатора

6.

Кинетический режим – на всех участках
поверхности раздела фаз
концентрации реагирующих веществ и
температура остаются постоянными,
равными в объеме – в реальных
условиях реализуется редко
Внешняя диффузия – ограниченное число
группы реакций
Внутренняя диффузия оказывает
существенное влияние на работу большей
части промышленных катализаторов

7.

Влияние процессов переноса
на скорость реакции
Диффузию компонентов реакции в порах
катализатора
обычно называют внутренней
диффузией.
Внутренняя
диффузия
может
быть
лимитирующей стадией каталитического процесса,
если скорость ее оказывается значительно меньшей,
чем скорость других стадий.

8.

Основные законы молекулярного переноса массы и
тепла в неподвижной газовой среде
C
C, T
C + ∆C,
CT++ ∆T
C
JD, JTqD
- Концентрация
- Температура
Закон Фика
Диффузионный поток JD в неподвижной среде через единицу поверхности
в единицу времени пропорционален градиенту концентраций