План: Стадии гетерогенного хтп скорость гетерогенного хтп общие принципы интенсификации гетерогенных хтп

Кинетические модели гетерогенных ХТП в системе Г-Т
Назначение модели любого процесса - это адекватное математическое описание всех явлений, которые происходят в гетерогенной системе. Результаты анализа системы используют в технологических расчетах, прежде всего конструктивных при проектировании реактора заданной производительности.
Для описания гетерогенных процессов в системе Г-Т разработан ряд моделей, наиболее распространенными из которых является квазигомогенная модель и модель с фронтальным перемещением зоны реакции (модель с невзаимодействующим ядром). Этими же моделями описывают также процессы, которые проходят в системе Ж—Т.
Рассмотрим обе модели гетерогенного ХТП для систем Г-Т и Ж—Т на примере процесса, в котором проходит реакция

Квазигомогенная (условно гомогенная) модель предусматривает, что гетерогенный процесс проходит одновременно во всем объеме твердой частички. Считают, что химическое взаимодействие между газофазным и твердофазным реагентами происходит лишь после того, как газообразный реагент проникнет и достаточно равномерно насытит твердую частичку, т.е. образуется условно гомогенная (квазигомогенная) система, в которой диффузия реагентов не лимитирует ход процесса. Это возможно при условии, когда газообразный реагент легко и быстро проникает вглубь частички, которая, очевидно, должна быть высокопористой, а химическая реакция, которая проходит на развитой внутренней поверхности частички, - достаточно медленной. Схематично ход процесса во времени по квазигомогенной модели изображен на рис. 2.25.

Рис. 2.25. Изменение концентрации твердофазного реагента В и твердофазного продукта S в разные моменты протекания гетерогенного ХТП: а-до начала реакции х_В =0;6-в некоторый момент хода процесса, 0< х_В < 1; в - в конце процесса, х_в
К началу химической реакции (при τ=0 Хв=0) концентрация реагента В одинакова по всему сечению частички с радиусом R (рис. 2.25,а). После насыщения газообразным реагентом начинается химическое взаимодействие, вследствие которого концентрация вещества В уменьшается, а продукта S - возрастает. Промежуточное состояние системы (0< х_В <1) изображено на рис. 2.25,6. Завершающая стадия процесса изображена на рис.2.25.,в: когда практически все вещество В превратилась в продукт S.
Приведенная модель имеет довольно ограниченное применение, так как описывает процессы при участии высокодисперсных твердых частичек, которые в реальных технологических процессах случаются не часто.