химический каталог




Технология катализаторов

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

показано на рис. I.o. Рис. 1.5 и 1.6 показывают, что в кинетической области более активны тонкопористые катализаторы. Однако при увеличении размера зерна внутридиффузионное торможение для тонкопористых катализаторов (г'3) начинается раньше, чем для крупнопористых (га), т. е. d„p < dKP (см. рис. 1.6). Во внутридиффузионной области более высокую активность могут проявлять крупнопористые катализаторы.

Увеличение линейной скорости потока w приводит к уменьшению и затем полному снятию внешнедиффузион-ных торможений, т. е. к увеличению активности только во внешне-диффузионной области. Однако одновременно снижается движущая сила процесса ДС вследствие осевого перемешивания исходных веществ с продуктами реакции.

Молекулярные массы исходных веществ Мя, JVI„ ... и продуктов Мп имеют определяющее влияние на активность катализатора во внешне- и особенно во внутридиффузионной областях, т.е. когда, согласно уравнениям (1.8), (1.9) и (1.14), k = bj> и D = bJi/~M [&! и b2 — размерные коэффициенты, зависящие от ряда параметров уравнений (1.9) и (1.14)].

Вязкость среды и не играет существенной роли при катализе газов, но в жидкофазном катализе, когда

Рис. 1.6. Зависимость активности катализатора от размера зерен при разных размерах пор (гэ < гэ;

*уд < *уд)

лимитируют диффузионные стадии процесса, его константа скорости по формуле (1.12) обратна вязкости.

Следует отметить, что высотаидиаметр слоя контактной массы, а также конструктивные параметры аппарата влияют на гидродинамику процесса, а через нее и на активность катализатора во внешнедиффузионной области.

Для многомаршрутных параллельных реакций и последовательных превращений, особенно характерных для процессов органической технологии, не меньшее значение, чем активность, имеет селективность (избирательность /) действия катализаторов. Из ряда термодинамически возможных реакций селективный катализатор должен ускорять лишь реакцию получения целевого продукта. В результате температура целевого превращения понижается и побочные реакции подавляются.

Примером избирательного действия катализатора является процесс окисления аммиака в производстве азотной кислоты. Возможно несколько параллельных и последовательных реакций:

4NH3 + 302 = 2N2 + 6НгО + 1300 кДж, (а)

4NH3 + 402 = 2NaO + 6НаО + 1100 кДж, (б)

4NH3 + 502 = 4NO + 6НаО + 900 кДж, (в)

2NO-*N, + Q, —Q. (г)

Однако платиновый катализатор весьма селективно ускоряет целевую реакцию (в), понижая температуру ее протекания, в то время как параллельные реакции (а) и (б) подавляются, несмотря на то, что термодинамически они более выгодны. Также подавляется и реакция (г), для быстрого прохождения которой необходимы более высокие температуры.

Для простейшей бимаршрутной реакции типа:

где А — основное исходное вещество, по которому определяют выход целевого продукта В,

селективность можно рассчитать по формуле:

/ Мв (1.30)

ft/a(-dGA)

Здесь (?д и 6в выражены в молях.

Общую (интегральную) селективность действия катализатора можно выразить отношением числа молей целевого продукта (например, Св) к общему числу молей целевого и побочных продуктов:

' = Ов/(°в + °д). (1-31)

Селективность зависит от тех же параметров, что и активность [см. зависимость (1.22)1, но характер влияния параметров несколько отличается. Селективность, как правило, снижается 36 с увеличением времени контакта реагентов с катализатором (понижением объемной скорости), особенно для реакций, в которых целевой продукт является промежуточным в цепи последовательных превращений (аА ->?№-»- dD).

Достижение равновесия в системе, направление реакции и

выход продуктов в значительной степени определяются объемной скоростью V. Последняя представляет собой отношение приведенного к нормальным условиям объема газовой смеси,

проходящего за один час Vc, к насыпному объему катализатора v:

V = Vc/o. . (1.32)

Определение активности и селективности отдельных катализаторов усложняется тем, что они могут изменяться в течение процесса под влиянием температуры и среды.

Взаимодействие между катализатором и средой не ограничивается влиянием катализатора на реагенты, а, как отмечено выше, имеется и обратная связь между средой и катализатором. Строго можно лишь говорить о каталитической активности всей системы в целом, включающей контактную массу и реакционную смесь [19—30]. В катализаторе под влиянием среды могут изменяться: состояние поверхности; структурные характеристики контактной массы; химический состав и, следовательно, свойства всего объема катализатора без образования новых фаз (растворение кислорода, водорода, азота); химический состав с образованием новых фаз (образование оксидов металлов в реакциях окисления, сульфатов при окислении S02 в SOa).

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРОЦЕССОВ И РЕАКТОРОВ

Каталитические процессы весьма разнообразны. Каждый из них (см. табл. 1) специфичен, что отражается и в конструкции реактора. Однако с развитием технического прогресса все в большей степени типизируются реакторы и все более четко классифицируются

страница 14
< 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
лизиантус букет
Рекомендуем фирму Ренесанс - мир лестниц.ру - качественно и быстро!
кресло престиж купить
Компьютерная фирма КНС Нева предлагает леново цены на смартфоны - офис продаж со стоянкой: Санкт Петербург, ул. Рузовская, д.11, тел. (812) 490-61-55.

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
(11.12.2016)