ustify"> b В® ВҐ і лімітуючою стадією стає хімічна реакція. Товщина ПГС падає при збільшенні лінійної швидкості газового потоку через перетин реактора, тому збільшення витрати газу через апарат зменшує дифузійне гальмування процесу (рис. 12).
Рис. 12. Товщина ПГС d і зміна концентрації реагенту на поверхні частинки з А п при різних лінійних швидкостях потоку газу
Концентрація з А в ПГС описується рівнянням
де.
Тоді
В
При будь-якій товщині ПГС концентрація речовини А падає в ньому лінійно, але тангенс кута нахилу прямої збільшується із зменшенням d.
Перейдемо до більш складних випадків. Нехай швидкість реакції залежить від квадрата поверхневої концентрації вихідної речовини А.
Поверхнева концентрація може бути знайдена з квадратного рівняння
;
.
Після підстановки в рівняння швидкості хімічного процесу отримаємо:
В
залежність, дуже далеку від рівняння другого порядку. Проаналізуємо вираз rx.п. при різних співвідношеннях константи швидкості хімічної реакції k і коефіцієнта массоотдачі b.
). У виразі для САП в чисельнику можна нехтувати одиницею під коренем в порівнянні з дробом і -1 в порівнянні з коренем. Тоді
В
Підстановка цього значення САП в рівняння швидкості хімічного процесу дасть
В
). Концентрація речовини А на поверхні виражається відношенням двох нескінченно малих величин (невизначеність виду 0/0). Застосуємо правило Лопіталя, продифференцировав вираз для САП по (k/b):
;
Таким чином, і в цьому випадку швидкість хімічного процесу визначається швидкістю найбільш повільної стадії.
3) Розглянемо варіант, коли кінетика реакції підпорядковується рівнянню ізотерми Ленгмюра: де твір KсА порівнянно з одиницею.
В
Також отримали квадратне рівняння з позитивним коренем
В
Підставивши цей вираз в рівняння швидкості процесу, отримаємо загальний вираз. Проаналізуємо, однак, залежність величини САП від співвідношення констант. p>) k/b>> 1. Повернувшись до квадратного рівняння, побачимо, що всімаскладовими в дужках, крім k/b, можна знехтувати. Оскільки концентрація речовини А на поверхні дуже низька, то її квадрат тем більш малий у порівнянні з іншими складовими. Тоді звідки
швидкість процесу
Очевидно, що b В¤ k <<1 і KcAх = 0b В¤ k <<1. Тоді швидкість хімічного гетерогенного процесу лімітується швидкістю дифузії. p>) k/b <<1. Квадратне рівняння набуває вигляду:
В
Його позитивний корінь САП = Сах = 0.
Швидкість хімічного процесу
У табл. 2 і на рис. +13 Представлена ​​залежність концентрації реагенту на поверхні каталізатора при різних співвідношеннях k/b і cАх = 0 = 1 моль/л для реакцій 1, 2 порядку і дрібно-лінійною функцією (K = 2). br/>
Таблиця 2. Концентрація реагенту на поверхні частки при різних співвідношеннях константи швидкості k і коефіцієнта массоотдачі b
з А п , моль/лk/ b 1 порядок2 порядокДробно-лінійна функція align = "justify"> Рис. 13. Залежність поверхневої концентрації реагенту А від співвідношення k/ b для реакцій різних порядків:? ? 1 порядок;? ? 2 порядок; ' ? дрібно-лінійна функція
Таким чином, з наведених прикладів видно, що під внешнедіффузіонной області спостерігається швидкість процесу підкоряється закону першого порядку по реагенту, тобто описується рівнянням дифузії. У тому випадку, якщо мова йде про кінетичної області, то швидкість процесу підпорядковується кінетиці хімічної реакції. У перехідній області при порівнянних швидкостях реакції і масообміну залежність швидкості процесу від концентрації реагенту описується складними функціями, в яких важко розпізнати як вихідне кінетичне рівняння, так і рівняння масопередачі. p align="justify"> гетерогенності-каталітичний процес в порах каталізатора
Якщо каталізатор являє собою пористе тіло, а умови процесу такі, що обсяг пір доступний для реагентів, то основну кількість речовини переробляється саме всередині пір, бо їх поверхню на порядки перевищують зовнішню поверхню частинки. Реальні пори у частці звивисті, мають різну довжину і змінний діаметр...
