шихты не из равномерно смешанной
шихты, а из отдельных слоев в соответствии с их восстановимостью (от
наиболее трудновосстановимого на входе газа — к легковосстановимому
на выходе).
Кинетические закономерности
слоевого восстановления обобщены Н.Л.Гольдштейном. В качестве модели
предложен цилиндр (рис.17), заполненный слоем кусков оксидов. Снизу
поступает газ-восстановитель. Между ним и оксидами протекает обратимая
реакция одноступенчатого восстановления первого порядка по
концентрации восстановителя. Реакция в каждом элементарном слое
протекает с постоянной скоростью.
Тогда
dc/dr = k(N'p - Л7') = k(N -
Np) = ktN, (118)
где do— количество продуктов
восстановления (C02 или H20), образующихся в единице
объема слоя за время dr пребывания газа в элементарном слое d/; к— отнесенная к единице
объема слоя наблюдаемая константа скорости; N'p и N'—
равновесная и фактическая концентрация окислителя; Np
и N — то же, для восстановителя.
Величина da связана с приращением
концентрации dN' за время dr соотношением
da = vrdN', (119)
где vr— количество
газа, отнесенное к единице объема слоя.
Поскольку обсуждаемые реакции
идут без изменения объема, время т и путь / пропорциональны друг
другу (т.е. при постоянной температуре по высоте цилиндрического
реактора):
dr/rL = dl/L = dx, ' ' (120)
где т^— время пребывания газа в
реакторе высотой L; х — безразмерная координата по пути движения
газа (время или расстояние);
dx = rLdx; da/dr =
vTdN'/xLdx. ' \ (121)
