Dead-Core Solutions to Simple Catalytic Reaction Problems in Chemical Engineering

2019

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.18321/ectj784
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

The catalytic chemical reaction is usually carried out in a pellet where the catalyst is distributed throughout its porous structure. The selectivity, yield and productivity of the catalytic reactor often depend on the rates of chemical reactions and the rates of diffusion of species involved in the reactions in the pellet porous space. In such systems, the fast reaction can lead to the consumption of reactants close to the external pellet surface and creation of the dead core where no reaction occurs. This will result in an inefficient use of expensive catalyst. In the discussed simplified diffusion-reaction problems a nonlinear reaction term is of power-law type with a small positive reaction exponent. Such reaction term represents the kinetics of catalytic reaction accompanied by a strong adsorption of the reactant. The ways to calculate the exact solutions possessing dead cores are presented. It was also proved analytically that the exact solution of the nonlinear two-point boundary value problem satisfies physical a-priori bounds. Furthermore, the approximate solutions were obtained using the orthogonal collocation method for pellets of planar, spherical and cylindrical geometries. Numerical results confirmed that the length of the dead core increases for the more active catalysts due to the larger values of the reaction rate constant. The dead core length also depends on the pellet geometry.