
и
соответственно
Щ=
^g-*.
(17.36)
При
малых значениях отношения
k8/D
получим
w
s
=
kSc
0
,
(17.37)
т.
е. кинетическое уравнение реакции первого порядка относи-
тельно с
0
. При значениях
k8/D>l
находим, что
^i
(17.38)
Ws
c
0
,
т.
е. получаем уравнение переноса типа уравнения
(17.34)
для
случая, когда
cs=0.
Первую предельную область, в которой можно пренебречь
влиянием макрокинетических факторов, называют кинетиче-
ской
областью,
вторую — внешнедиффузионной областью.
Повышение температуры вызывает значительное увеличение
скорости
реакции в кинетической области в соответствии с
уравнением Аррениуса:
k=*conste~
EA/RT
.
(17.39)
В
то же время коэффициент диффузии слабо
(D~T
112
)
зави-
сит
от температуры, в связи с чем температурный коэффици-
ент
скорости процесса во внешнедиффузионной области бли-
зок
к единице.
Если
в кинетической области реакция может иметь различ-
ные порядки, то во внешнедиффузионной области порядок ре-
акции всегда равен единице. Кроме
этого,
во внешнедиффузи-
онной области обычно наблюдается
сильный
разогрев катали-
затора
по отношению к окружающему его газу, достигающий
сотен
градусов. Это и понятно, поскольку механизм теплопере-
дачи в
этих
условиях аналогичен механизму массопередачи. По-
этому,
если затруднен перенос вещества, то затрудняется и
перенос тепла, выделяющегося на катализаторе.
Переход
процесса во внешнедиффузионную область может
произойти при уменьшении линейной скорости потока, повыше-
нии концентрации (для реакций второго и третьего порядков)
и,
особенно,
при повышении температуры.
2.
Внутренняя диффузионная область. Уравнения Зельдови-
ча и Тиле. Большинство промышленных катализаторов являют-
ся
пористыми телами,
причем
/площадь поверхности пор часто
в десятки тысяч раз превышает площадь внешней, геометриче-
ской
поверхности катализатора. Поверхность шор особенно ка-
талитически активна, но доступность ее для реагирующих ве-
ществ неодинакова: чем глубже
внутри
катализатора лежит
данный участок поверхности, тем труднее осуществляется диф-
фузия
к ней веществ! сквозь
пары:
24Q