химический каталог




Технология катализаторов

Автор И.П.Мухленов, Е.И.Добкина, В.И.Дерюжкина

енных условиях каталитического окисления на малоактивном оксид-ножелезном катализаторе (Е = 120-Г-160 кДж/моль SOa) п = = 2,5, на более активном ванадиевом катализаторе п = 1,8, а на самом активном платиновом катализаторе п = 1 [22].

Понижение порядка реакции объясняется тем, что в присутствии катализатора реакция идет через несколько элементарных стадий, порядок которых может быть меньше порядка некаталитических реакций. Различное влияние скорости элементарных стадий на общую скорость каталитической реакции нередко приводит к дробному ее порядку.

По типу химического взаимодействия различают гемолитический и гетеролитический катализ.

Гомолитический ка.тализ протекает по типу окислительно-восстановительного взаимодействия. Суть ускоряющего действия катализатора состоит в облегчении электронных переходов в реагирующих молекулах за счет собственных электронов катализатора. При этом, если при адсорбции молекулы исходного реагента катализатор служит донором электрона (е), то в заключительном акте катализа он является акцептором ё, т. е. восстанавливает свой химический состав. Если на первой стадии катализатор — акцептор ё, то на последней — донор. Например, реакция окисления S02 при избытке кислорода протекает по следующим упрощенным схемам (модель Ридила):

на металлическом платиновом катализаторе: *

1) Oa+2Pt J±20Pt, где Pt — доиор ё,

2) OPt + S02—» SOJOPt,

3) SOJOPt^tSOj + Pt, где Pt —акцептор ё,

на оксидножелезном катализаторе:

1) S02 + Fe203 —? S02 -Fe203, где Fe203 — акцептор ё,

2) 2SOj-Fe203 + 0^2080,^03,

3) OSCvFeA J^SOa -f- Fefi, где Fe,Os — донор ё.

Как видно из табл. 1, к гемолитическому типу относятся реакции окисления, гидрирования, дегидрирования. Характерные2Sкатализаторы: металлы Pt, Ni, Fe, Ag и др.; оксиды переходных металлов F^Os, Сг203, Va05 и др.

Гетеролитический катализ протекает по типу .кислотно-основного взаимодействия. Катализатор ускоряет реакцию, являясь последовательно донором (акцептором) протона Н+ или другого иона (например, ОН", Н2РО4" и т. д.), а затем его акцептором (донором). Такой катализ называют также ионным (в растворах), протонным. Типы гетеролити-?ческих реакций и ряд катализаторов приведены в табл. 1.

Примером гетеролитического катализа является гидратация этилена с участием кислотного катализатора НА (H.PQ. или HsSOJ:

1) CH2 = CHa + HA^iCH, — ОТ+ + А2) СН3 — СН^- + НОН CjHjjOH 4- Н+,

3) Н++ А" 7± НА.

Катализатор (А~) служит сначала донором, а затем на стадии 3 — акцептором Н+.

Для сложных каталитических процессов, в которых необходимы гемолитические и гетеролитические катализаторы, применяют бифункциональные катализаторы (см. табл. 1). Так, в производстве бутадиена из этанола ZnO является дегидрирующей, а А1203 дегидратирующей частью контактной массы.

Каталитические реакции можно рассматривать по радикальному механизму, согласно которому при активированной адсорбции происходит расщепление молекулы реагента на радикалы. При гетерогенном катализе по модели Ленгмюра свободные радикалы, мигрируя по поверхности катализатора, образуют нейтральные молекулы продукта, которые десорбируются.

В случае гетерогенно-гомогенного катализа образующиеся радикалы переходят в свободный объем, где и продолжается цепная реакция [23]. Катализатор является возбудителем реакции.

В кинетической области протекают главным образом процессы на малоактивных катализаторах мелкого зернения с крупными порами при турбулентном течении потока реагентов, а также при низких температурах, близких к температуре зажигания катализатора. Однако для реакций в жидкостях переход в кинетическую область может происходить и с повышением температуры, вследствие снижения вязкости жидкости. Известно [24], что коэффициент диффузии компонента в жидкости Dm = а/р, где а — коэффициент, зависящий от других параметров [см. уравнение (1.12)]; р. — динамическая вязкость. Следовательно, увеличение температуры и соответственно снижение р. ведут к ускорению диффузии. С повышением температуры уменьшается также степень ассоциации, сольватации, гидратации молекул реагентов в растворах, что приводит к росту коэффициентов

26

диффузии и соответственно к переходу из диффузионной области в кинетическую. Для реакций, общий порядок которых выше единицы, характерен переход из диффузионной области в кинетическую при значительном понижении концентрации исходных реагентов.

Вовнешнедиффузионной области протекают прежде всего процессы на высокоактивных катализаторах, обеспечивающих быструю реакцию и достаточный выход продукта за время контакта реагентов с катализаторами, измеряемое долями секунды. В этом случае нецелесообразно применять пористые зерна с высокоразвитой внутренней поверхностью, а нужно стремиться развить наружную поверхность катализатора. Так, при окислении аммиака на платине последнюю применяют в виде тончайших сеток (см. гл. 3, стр. 159), содержащих более тысячи переплетений платиновых проволочек на 1 см2 площади сетки. Серебряные сетки или мелкие частицы (крупинки) серебра

страница 10
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113

Скачать книгу "Технология катализаторов" (2.38Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
адвокат взыскать долг
фармаборт клиники в москве цены
цены на ванну
аренда автобусов недорого

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)