ЛЕКЦИЯ 7.
Области реагирования применительно к реакции твердое + газ = газ.
Сферическая модель процесса. Решающую роль в определении характера процесса играет распределение концентраций газа. Сг – концентрация газа в объеме газовой фазы. Сп – концентрация газа на поверхности твердой частицы. Сц – концентрация газа в центре частицы.
|
Сп Сп
Сг Сц Сг
R
Рисунок 10. Схематичное изображение профиля концентрации газа при условии Сг = Сп = Сц. Внутренне кинетическая область.
При равенстве Сг = Сп = Сц, , реакция с приблизительно равными скоростями проходит как в глубине твердой частицы (в порах, трещинах), так и на ее поверхности. Скорость реакции будет выражаться уравнением:
(64)
где – Fпов – общая площадь реакционной поверхности, Fуд – удельная площадь поверхности, G – количество твердого вещества. Fпов= Fконт + Fпор. Fконт - площадь поверхности контура; Fпор – площадь поверхности пор.
При таком режиме реагирования скорость суммарного процесса определяется только скоростью химической реакции. Поэтому область, где Сг = Сп = Сц чисто-кинетической или внутренне кинетической.
При проведении реакции в этой области можно экспериментально определить кинетические параметры химической реакции, т.к. диффузия не искажает действительной картины процесса и скорость его меняется лишь при повышении температуры.
1-я переходная область. Обычно Сг » Сп » Сц при низкой температуре, когда скорость химической реакции невелика, а подвод газа к поверхности твердой частицы обеспечен при необходимом диффузионном напоре. С увеличением температуры или диаметра частицы выше некоторых пределов, соотношение между скоростями диффузии и химической реакции может изменяться, что приводит к нарушению условия равенства концентраций. Реакция в переходной области, для которой справедливы уравнения Сг = Сп > Сц и Сц > 0,1Сг. В этой области, называемой 1-ой переходной, процесс протекает на контурной поверхности частицы. Поскольку влияние скорости реагирования газа в порах частицы еще значительно, то математическое описание процесса затруднено. Уравнение не приводится.
Сп Сп
Сг Сг
Сц
Рисунок 11. Схематичное изображение профиля концентрации газа при условии Сг = Сп > Сц и Сц > 0,1Сг. 1-я переходная область.
Дата добавления: 2014-12-26; просмотров: 981;