1. Izračunavanje D e Izračunati djelotvorni koeficijent difuzije tiofena u vodiku, D e, pri T= 660 K i p=30 atm za katalizator čija je specifična povr

Транскрипт

1 1. Izačunavanj Izačunati djlotvoni ofiijnt difuzij tiofna u vodiu,, i T 660 K i 0 at za atalizato čija j ifična ovšina 180 /g, ooznot ε 40% i gutoća 1,4 g/. Kof. olulan difuzij iznoi AA 0,05 /, a fato zaivljnoti oa τ4. T 660 K P 0at 0,4 ρ 1,4 g/ S 180 /g AB 0,05 / τ4 AB 0,05 0,40 τ 4 5, 10 / K 9700 T M 0,85 V g SB ET ( 10 ) 180 g (1) 7, V ε 0,4 0,85 ρ g 1,4 g 660K 9700,167 8,61 10 g 84 ol ,05 (8,61 10 ) C AB K 7,8 10 / ε C ε 7,8 10 0,40 τ 4 4 7,8 10 /. Izačunavanj Poijniti djlotvoni ofiijnt difuzij tana u zau i 500 K i tlau od 150 Pa u znu atalizatoa ooznoti 0,4 i gutoć 1400 g/ t ifičn (BET) ovšin od /g. Kofiijnt olulan difuzij iznoi 4, /.

2 T 500 K P 150 Pa 0,4 ρ 1400 g/ S BET /g AB 4, / τ4 ε τ AB 1 9,7 10 T M d 1 4ε ε 0,4 10 SBET ρ SBET ρ g g 9 T 9 500K 6 9,7 10 9, ,6 10 M g 16 ol , AB + 4,4 10 / 1,6 10 / 0,4 1, ε 1,5 10 1,5 10 τ 4 7 Naona: Obatiti ažnju da j AB T /(ili 1,5) (Chaan-Eny) ili T 1,75 (Full) t AB -1, do j T 1/(ili 0,5) (Knudn). Pi niži tlaovia AB ć biti vći od, a ć difuzija u o gotovo u otunoti biti liitiana Knudnovo difuzijo, do ć i viši tlaovia AB biti itog da vličin ao i K što ć dovti do anjnja vijdnoti difuzij u o.

3 . Pojna obinianog ofiijnta difuzij una u atalizatou za ianj Kun (izooilbnzn) čto oiti ao odna oonnta za izučavanj aija ianja t za odđivanj lativn ativnoti atalizatoa. Izooilbnzn bnzn + CH CHCH Raija ovodi na SiO -Al O ao atalizatou u tatuno odučju od ⁰C. Na odnih oduata tijo aij. Potbno j izačunati obiniani ofiijnt difuzij i djlotvoni ofiijnt difuzij una u ji bnzna i una i tlau od 1 at i tatui 510⁰C unuta oozn tutu atalizatoa. ε, 4 /g Sg ε 0,51 d 0, 4 ρ 1,14 g/ τ AB 0,150 / 9,7 10 T M V S g V ε 0,51 ρ g 1,14 0, 447 /g 0,447 /g 7 4,61 10,61 n 6,1Å 4 10 /g 78 10,19 7 9,7 10 (,61 10 ) 6, / ,150 (6, ) C AB K 6,19 10 / C (6,19 10 /)(0,51) τ 1,05 10 /

4 4. Odđivanj φ i η Oidaija oana oja ovodi u uvišu zaa oiana j ljdći izazo: 89,791 RT 9 A 5,0 10 x( ) CCH ol / 8 Izačunati značaju djlotvonoti za zno atalizatoa ločatog oblia dbljin 0 µ difuzijo oja ovodi ao a jdn tan loč atalizatoa. jlotvoni ofiijnt difuzij iznoi, /. Povšina onntaija oana iznoi 0,1 ol%, a uuni tla iznoi 1 ba. Povti oačun u tatuno odučju K, uz totavu da n zavii o adni tatuaa. 89,791 10,800 5,0 10 x( ) 5,0 10 x( ) RT T T φ L,0 10 ( / ) T , 0 10 x( 10,800 / ) x( ) 7 T(K) φ η 500 0,097 0, ,585 0, ,117 0, ,554 0, ,760 0,085 Zaljuča: vidljivo j da oato tatu at Thilova značaja, do itovno značaja djlotvonoti značajno anjuj. 5. Odđivanj vanj ifičn ovšin atalizatoa o jdinii voluna atalitičog loja Katalitiči loj atoji od valjatih zna atalizatoa dinzija, x,. Gutoća zna iznoi 900 g/. Uuna gutoća atalitičog loja iznoi 600 g/. Izačunati vanju ifičnu ovšin atalizatoa o jdinii voluna atalitičog loja, a. d, L, ρ 900 g/ ρ at. loja 600 g/ Vanja ovšina jdnog zna atalizatoa: d π a + dπl 4, Maa jdnog zna atalizatoa ( odut gutoć i voluna jdnog zna):

5 d 5 ρv ρ L,16 10 g 4 π Sifična ovšina o jdinii a atalizatoa: a 4,8 10 5,08 5,16 10 g g S obzio da j uuna aa oa u atalitičo loju bznačajna u odnou na au atalizatoa u loju, gutoća atalitičog loja dtavlja au atalizatoa o jdinii voluna atalitičog loja. Zbog toga nožnj ifičn ovšin o jdinii a atalizatoa gutoćo atalitičog loja dobiva ifična ovšin atalizatoa o jdinii voluna atalitičog loja, a a,08 / g 600 g / Odđivanj značaj djlotvonoti za nizotno zno atalizatoa (gzotna aija) Hidianj tilna ovodi i tlau od 1at na ijšano Cu-Mg oidno atalizatou u otočno tiu atoa. Tijo aij izjna j tatuna azlia izđu nta zna i vanj ovšin zna atalizatoa. Raija ja adži 17% tilna (otata aij j odnoi na vodi) da bi otvaila ala ojna uunog boja olova unuta oozn tutu atalizatoa. Thilova značaja izačunava na ljdći način: ρ ρa φ R AS A bzina aij o jdinii a atalizatoa za vlo ala zna atalizatoa onntaija atanta o vanjoj ovšini zna atalizatoa AS Odditi γ, β, φ i značaju djlotvonoti η za uglato zno atalizatoa aatitičnih dinzija 1,7. Kontiati azlog za odtuanj izačunat vijdnoti η za atalizato dinzija 1,7 u odnou na značaju djlotvonoti, η za fin, al čti atalizatoa. Zadan u ljdć vijdnoti:

6 vličina zna: h-a d 1, 7 - (za tiln u znu), 0 10 / l ( C)( ) -4,5 10 al/ djlotvoni ofiijnt tolin vodljivoti u znu 1,16 g/ V 0,6 /g Sg 90 /g a, tv H -700 al/ol (gzotna aija) T80 C 1at E 17,8al/ol 1,8 10 ol/( g )(at. u obliu zna) -6 A, oaž at ol/( g )(ašati atalizato) -7 A, tv at. Ea 17,800 Ahniuova značaja, γ 5, 4 RT 1,987 5 ( H) Pat. značaja, βi λ T AS? T 80 C, 1 at olani udio tilna 0,17 0 γ 0 AS V nrt A0 5,87 10 ol/ 6 - (700)(,0 10 ) 6 4 5, ,047( za gzotnu aiju, - za ndotnu) βi + (,5 10 )(5) Tax bi 0,047 T ax 16,6 C (izjna vijdnot j bila C) Thilova značaja: A φ R AS

7 ol g C ol AS at. A ρ gat ,7 1, φ 1, 46 6 (5,87 10 )(, 0 10 ) ol 6 1, 8 10 A, oažno g at η, 5,. 7 ol A tv 8,0 10 g at Vijdnot značaj djlotvonoti uazuj na gzotnot aij (η > 1). 7. Izačunavanj Patov i Ahniuov značaj Izačunati Patovu i Ahniuovu značaju obzio na unutafaznu difuziju ao u zadani ljdći odai: H 167 J/ol (ndotna aija, H > 0) l 0,6 W/K 4 8,0 10 / 5 1,4 10 ol/ T 60 C 90K Patova značaja: 5 4 ( H) 1,4 10 ol/ ( 1,67 10 J/ol) 8,0 10 / 10 βi 0, lt 0,6 W/K 90K β T ax i T T ax 0, ,5 K Maialna tatuna azlia izđu T ovšin čti i T u unutašnjoti zna iznoi 0,5⁰C (to ć biti lučaj ao n otoji značajno difuzijo oganičnj u. bzin aij). Ahniuova značaja: Ea 1, J/ol γ i, 4 RT 8,14 J/(olK) 90 K

8 8. Natava thodnog zadata Vzano uz thodni zadata ovjiti j li iunjn ljdći itij: 1 φ β < γ d φ Ao AS d Ao AS /,86 10 ol/ 5 0, ol/ 0, ,00055 < 0,04 < 0,05 Kitij j djloično iunjn. 9. Odđivanj Patov značaj hidianj ilohana ovodi na Pt/Al O atalizatou i tlau,5 MPa i T450 ⁰C. Vlii uviša iia oiti da bi ijčilo oianj atalizatoa, tj. adi i oju vodia i ugljiovodia od 4:1. Izačunati β i i objaniti dobivn zultat. Zadani u ljdći odai: H 0 J/ol / l 0, W/K (za CH) T 450 C 7 K 1 7,5 ( 0 10 )( ) 10 ( ) ,5 H β i 0,18 λt 0, 7 β T ax i T T ax 7 ( 0,18) 10 C Raija j jao ndotna. U uvjtia vliog difuzijog oganičnja tatua u ntu zna atalizatoa ć biti za 10 ⁰C niža od on na ovšini atalizatoa.

9 7. Unutafazna difuzija Hidianj nzaićnog ugljiovodia u aljvitoj fazi ataliziano j oozni atalizatoo čij u čti oluja Raija j ibližno vog da obzio na liitiajući atant (vodi). Odđna j bzina aij oja iznoi 10 - ol/ at.. Na tlju odataa o avnotži aljvina-aa, toljivot H u ugljiovodiu iznoi 10 - ol/ i tlau od 101, Pa. Uz totavu da lin onaša ao idalan, ož totaviti da j toljivot vodia ooionalna tlau vodia iznad aljvit faz. Nađno j da djlotvoni ofiijnt difuzij iznoi 10-9 / i da n zavii o onntaiji oonnata j. Pa navdni odaia izačunati tla i oj tba ovoditi aiju hidianja da bi ijčio utjaj unutafazn difuzij. 10 ol/ Ao. at. H 10 ol/ 101, Pa d 9 10 / 10 Wiz-Patovov itij: Ao. L n + 1 < 0,15 Ao. b za n1 L b < 0,15 b > Ao. L 0,15 R 10 / L 0,5 10 b b H ( ) 10 ol/( ) 0,5 10 > ,15 > 0,8 ol/ 101, Pa H 101 Pa /ol H 10 ol/

10 H H 101 Pa /ol 0,8 ol/ 8440, 79 Pa b 8. Za aiju A R zadani u ljdći odai: 9,5 10 / λ 1,16 10 J/ K h 0,1161 J/ K ( H ) 8,68 J na 1 5,56 A, o. A, g at. 10 d y A,0 0,5 810,64 Pa T 97 K Ptotavlja da aija ovodi u uvjtia vli zavinoti uun bzin aij o bzini unutafazn difuzij. Taođ totavlja da aija ovodi u nizotni uvjtia ada. Povjiti otoji li oto ijnou tvai unutafazno difuzijo t na oji način nizotni uvjti utjču na tatun gadijnt u znu atalizatoa odnono u ganično loju (filu). a) Kitij za unutafazni ijno tvai Ao j unutafazni ijno tvai liitiajući tuanj, značaja djlotvonoti ć biti ala 1 ( η < 1 ), a Thilova značaja ć oiiti vliu vijdnot ( φ > 1). U to lučaju vijdi: φ Ao. L Ag, > 1 5,56 A, o. A, g at. d V 6 d L S d 6 4

11 Ag, d 5,56 Ag, 6 5,56 ( 10 ) > 6,5 10 Potvđna j vlia zavinot bzin aij o bzini unutafazn difuzij. b) Tatuna azlia u znu atalizatoa (unutafazna difuzija) ( )(,, ) H Tzno Tnta zna T λ A A nta Zbog izažnijg otoa ijnou tvai unutafazno difuzijo lijdi: i 0 Ag, A, A, nta zna A,0 y P 0,5 810, 64Pa 0,05 ol/ RT RT 8,14 J/olK 97K A,0 A,0 9,5 10 0, ,680 T zna 1, K Ovo j aialna tatuna azlia u znu atalizatoa, j j u atou uvij. Mož zaljučiti da j tatua vaog zna atalizatoa hoogna Ag, A,0 (ujdnačna) t da j ita na ovšini zna, ao i u njgovo ntu. ) Tatuna azlia u linu (đufazna difuzija) f ( H )( b ) A, o ( H ) L Tf T, zna Tlina h h 5,56 0, ( 10 / 6) T f 100 K 0,1161 Ovo j aialna tatuna azlia ada j Ag, A,0, što odgovaa onntaiji atanta A na ulazu u ato.

12 Piji zadataa za aotalno jšavanj 1. Binana lina ja olazi linano bzino od 0,1 / oz loj atalizatoa oji atoji od znaa u obliu ugl dinzija 5. Gutoća lin j iznoi 1 g/, vioznot 10-5 N/, a ofiijnt difuzij iznoi /. Poijniti vijdnot Sh značaj i ofiijnta ijnoa tvai izđu lin tuj i atalitičog loja ijno olaij: Sh ar b S i ču a za obli ugl vijdnoti aataa izno a1,9; b 1/ i 1/.. Razgadnja hidazina ovodi u ijvno atou notni loj I-Al O atalizatoa. Raija ja oja atoji od % hidazina i 98 % hlija olazi oz loj ilindičnih zna atalizatoa oja 0,5 i dužin 0,5 linano bzino tujanja lin j od 15 / i tatui od 750 K. Kinatiča vioznot hlija na toj tatui iznoi 4, /. Ptotavlja da j aija azgadnj hidazina oganična đufazni ijnoo tvai. Ao dužina atalitičog loja iznoi 0,05 izačunati očivanu vijdnot onvzij. Ptotaviti izotn uvjt ada. Zadani u ljdći odai: oj zna, d 0,5 0,005 dužina zna atalizatoa, L 0,5 0,00 linana bzina tujanja, u 15 / ooznot atalitičog loja, 0 % 0, of. ol. dif., AB (i 98 K) 0, / adna tatua, T 750 K dužina at. loja, L 0,05 inatiča vioznot hlija, ν 4, / Za ilindično zno atalizatoa vanja ifična ovšina zna ož izačunati ooću izaza: d π, A πd π, L π + π 4 Za nfična zna atalizatoa vivalntni oj zna, d, oji oiti i izačunavanju R i Sh značaji ož izačunati na ljdći način: d, A π d πdl + π( ) 4 π gdj j A - vanja ifična ovšina zna atalizatoa Konvzija X A ačuna ooću izaza:

13 X A 1 ( a / u)l u linana bzina tujanja lin j, / of. đufaznog ijnoa tvai, / a ovšina đufaznog ijnoa, / L dužina at. loja, Sifična ovšina đufaznog ijnoa, a : a 1 ε 6 d,ε izačunati ooću olaija za J : 0,765 0,65 J + R 0,8 R 0,86 J Sh S 1/ R J (ilio ačunanja uzti u obzi AB i zadanoj tatui), tj. AB (T ) T AB (T 1 )( T 1 1,75 ). Katalitičo ianj linog ulja ovodi na SiO -Al O atalizatou. Endotna tolina aij ijnja a tunj aij zbog undanog oa, đuti njzin aialni izno j 160 J/ol. Ptotavlja da tolina vodljivot SiO -Al O iznoi 0,4 W/ K. jlotvoni ofiijnt difuzij iznoi 4, /. Tatua na ulazu u atalitiči loj iznoi 600 C. Izačunati: a) Patovu značaju, b) aialnu azliu tatu izđu ovšin zna i njgov unutašnjoti i ) Ahniuovu značaju. Kontiati dobivn zultat. Naona: onntaiju atanta na ovšini atalizatoa izačunati ooću izaza: 1 7 S (ol/d ),4 T