INGINERIA PROCESELORProf.dr.ing.NISTOR Ileana Denisa

PROCESELOR CHIMICE INSOITE DE FENOMENEDE DIFUZIE

In procesele catalitice eterogene, difuziunea reactanilor ctre suprafaa activ i ndeprtarea produilor din aceast suprafa joac un rol important, care poate s modifice cinetica procesului global. Aceste etape pot deveni determinante, dac viteza reaciei este suficient de rapid. n aceste condiii, pe de o parte, moleculele de reactant se vor gsi n imposibilitatea de a accede la centri activi, iar difuzia lent reactanilor spre suprafaa catalitic sau cea a produsilor spre mediul fluid poate incetini nsai reacia chimic.

Pe de alt parte fenomenul de difuzie lent poate duce la acumulri excesive de cldur la nivelul catalizatorului, iar gradientul de temperatur care rezult complic i mai mult cinetica procesului global.

Pentru astfel de procese fizico-chimice, este nevoie de o cinetic specific care s in cont att de implicarea reaciilor chimice propriu-zise, ct i de fenomenele de transfer de mas i de cldur care le nsoesc.

Astfel de fenomene sunt ntlnite, de regul, n cazul folosirii de stratul de catalizatori granulai poroi sau neporoi. Pentru abordarea unei astfel de problematici, este necesar s se presupun existena unui strat subire de fluid adsorbit, alctuit de reactani i de fluiduil purttor, pe suprafaa granulei de catalizator, aa cum se arat n schema de mai jos:Fig. 1. Reprezentarea schematic a unei granule poroase de catalizator cu strat limit

Acest strat imobil se numete strat limit , i poate fi considerat ca fiind un obstacol pentru difuzarea reactanilor sau produilor de reacie, la intrarea n pori sau la ieire din structura intern a granulei de catalizator.

n cele ce urmeaz, vom examina diferitele cazuri de procese chimice ce pot fi nsoite sau chiar determinate de procese fizice de adsorbie i de difuzie a materie sau de cldur.

7.2. PROCES CU TRANSFER DE MAS

Prin urmare, rezult c viteza de transfer de mas este proporional cu debitul fluxului fluid i, nicidecum de temperatur.Pe de alt parte, coeficientul de transfer este proporional cu radacina ptrat a temperaturii absolute, dar creterea acestui termen rmne neglijabil fa de cea a vitezei de reacie, care variaz n mod exponenial, n funcie de temperatur. De aici, rezult c un aport termic accelereaz reacia chimic, iar difuzia reactanilor ctre suprafaa activ devine etapa determinant (cu cea mai mic vitez).