Концентрация - газообразный реагент
Cтраница 2
Пусть диффузия к внешней поверхности зерна является наиболее медленной стадией процесса. Тогда концентрация газообразного реагента у внешней поверхности зерна, начиная с некоторых зачений скорости реакции на зерне, будет равна нулю во всей области, определяемой указанным условием. [16]
Для любого характера потока сохраняется основное соотношение стационарного гетерогенного реагирования, согласно которому количество газа, прореагировавшего на поверхности углерода, равно диффузионному потоку реагирующего газа к этой поверхности. На углеродной поверхности при этом устанавливается некоторая концентрация газообразного реагента, величина которой определяется соотношением скоростей этих двух процессов. [17]
В кинетическом уравнении дЛя реакций, протекающих с изменением объема, достаточно учесть или только изменение концентрации, или только скорость газового потока, в зависимости от изменения объема газовой фазы. Поскольку изменение объема гаавой фазы учтено в выражении концентрации газообразного реагента, то скорость газового потока W в уравнении ( 11) определяется как отношение начальной объемной скорости Vo при температуре опыта к площади S поперечного сечения реактора. [18]
Однако в общем случае средняя движущая сила процесса переноса в газовой фазе определяется условиями ведения опыта. Так, если снизить скорость подачи частиц, то возрастает концентрация газообразного реагента. Следовательно, степень превращения твердого вещества и концентрация газообразного реагента на выходе и внутри слоя взаимозависимы, поэтому полный анализ состояния псевдоожиженного слоя требует учета обоих этих явлений. [19]
Поскольку система закрытая, реакция идет при переменных давлении и составе газообразных компонентов. Это существенно затрудняет интерпретацию получаемых результатов, что связано с воздействием на скорость процесса концентраций исходных газообразных реагентов и газообразных продуктов реакции. [20]
Однако в общем случае средняя движущая сила процесса переноса в газовой фазе определяется условиями ведения опыта. Так, если снизить скорость подачи частиц, то возрастает концентрация газообразного реагента. Следовательно, степень превращения твердого вещества и концентрация газообразного реагента на выходе и внутри слоя взаимозависимы, поэтому полный анализ состояния псевдоожиженного слоя требует учета обоих этих явлений. [21]
На опыте предыдущих задач мы можем сразу заключить, что диффузия газа через слой твердого продукта должна рассматриваться в терминах внешней задачи, и если эта диффузия окажется медленной стадией, процесс в целом будет протекать квазистационарно. Однако уравнение ( 6) при этом не применимо, поскольку толщина L слоя твердого продукта возрастает во времени. Выведем уравнение кинетики реакции, протекающей в диффузионной области, когда концентрация газообразного реагента в конце слоя твердого продукта близка к нулю. [22]
 |
Динамика изменения состава газа, получаемого при газификации торфяного кокса водяным паром при разных температурах. [23] |
Кинетика и механизм взаимодействия углерода с газифицирующими агентами до сих пор окончательно не установлены. Однозначно доказано лишь то, что в зависимости от условий проведения процесса его скорость может лимитироваться либо диффузией газообразных реагентов из ядра потока к поверхности частицы и внутрь ее пор, либо химической реакцией окислителей с углеродом на поверхности частиц. В первом случае ( диффузионная область) скорость химической реакции значительно превышает скорость диффузии, поэтому на поверхности частицы концентрация газообразного реагента близка к нулю, так как все его молекулы, проникшие через диффузионную пленку к поверхности частицы, сразу же вступают в реакцию с углеродом. Во втором случае ( кинетическая область) вследствие пониженной скорости химической реакции по сравнению с диффузией концентрация газообразного реагента на поверхности частицы и в ядре потока практически одинакова. [24]
В газовой фазе могут присутствовать сероводород, диоксид серы, пары серы и воды. В условиях реальных технологических процессов переменными величинами являются не только температура, определяющая возможность реализации определенных химических реакций, но и концентрации твердых и газообразных реагентов, зависящие от мощности входных потоков и скоростей взаимодействий, поэтому необходимо изучить качественный и количественный состав продуктов обжига в различных условиях. [25]
Для оценки влияния внутридиффузионного торможения отметим, что оно должно быть максимально в момент максимума наблюдаемой скорости реакции. Выше мы установили, что максимуму наблюдаемой скорости реакции соответствует фаза максимальной скорости на участке модельной поры, примыкающем к ее устью. При этом вклад в наблюдаемую скорость реакции от участков поры, более удаленных от устья, должен быть весьма мал как в связи с низкой концентрацией газообразного реагента, так и вследствие того, что ядра фазы твердого продукта для этих участков еще относительно малы и, соответственно, мала и скорость реакции. [27]
 |
Динамика изменения состава газа, получаемого при газификации торфяного кокса водяным паром при разных температурах. [28] |
Кинетика и механизм взаимодействия углерода с газифицирующими агентами до сих пор окончательно не установлены. Однозначно доказано лишь то, что в зависимости от условий проведения процесса его скорость может лимитироваться либо диффузией газообразных реагентов из ядра потока к поверхности частицы и внутрь ее пор, либо химической реакцией окислителей с углеродом на поверхности частиц. В первом случае ( диффузионная область) скорость химической реакции значительно превышает скорость диффузии, поэтому на поверхности частицы концентрация газообразного реагента близка к нулю, так как все его молекулы, проникшие через диффузионную пленку к поверхности частицы, сразу же вступают в реакцию с углеродом. Во втором случае ( кинетическая область) вследствие пониженной скорости химической реакции по сравнению с диффузией концентрация газообразного реагента на поверхности частицы и в ядре потока практически одинакова. [29]
В - - зтом случае скорость реакции пропорциональна среднему геометрическому из константы скорости реакции и коэффициента диффузии. Поскольку последний весьма слабо зависит от температуры, наблюдаемая энергия активации составит половину ее истинного значения. Соответствующая макрокинетическая область протекания реакции называется внутридиффузионной областью. Скорость реакции, протекающей во внутридиффузионной области, зависит также от размеров зерен твердого материала и от среднего радиуса пор. Это значение соответствует тому, что концентрация газообразного реагента в центре зерна близка к нулю. [30]
Страницы: 1 2