химический каталог




Технология катализаторов

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

ализаторы могут неограниченно повышать k, не влияя на АС [см. уравнения (1.3) или (1.3а)]. Применение катализаторов — наиболее эффективный прием интенсификации химических процессов. Однако в отличие от действия температуры катализаторы не влияют на скорость диффузии. Поэтому во многих случаях при значительном повышении скорости реакции суммарная (общая) скорость остается низкой из-за медленного подвода компонентов в зону реакции.

Каталитический процесс представляет собой совокупность каталитических реакций на поверхности катализатора с процесс сами подвода реагентов в зону реакции и отвода продуктов реакции.

20

В общем случае катализ на твердых пористых катализаторах складывается из следующих элементарных стадий:

1. Эффективная внешняя диффузия реагирующих веществ из. ядра потока к поверхности зерен катализатора. При этом ко э ф -фициент эффективной диффузии Da является функцией коэффициентов нормальной (молекулярной) диффузии ?>итурбулентной (конвективной) диффузии DT. Последний называют также коэффициентом перемешивания, так как Dr действительно выражает конвективный перенос вещества, вызванный турбулентным движением потока в слое катализатора.

2. Эффективная внутренняя диффузия в порах зерна катализатора. В зависимости от соотношения размеров пор и молекул газов внутренняя диффузия может проходить по нормальному молекулярному механизму или в стесненном движении по механизму Кнудсена. Она может быть функцией D в коэффициента диффузии Кнудсена DK.

3. Активированная (химическая) адсорбция одного или нескольких реагирующих компонентов на поверхности катализатора с образованием поверхностного химического соединения (рис. 1.1).

4. Перегруппировка атомов с образованием поверхностных комплексов продукт—катализатор.

5. Десорбция продукта катализа (регенерация активного центра катализатора).

6. Диффузия продукта в порах зерна катализатора.

7. Диффузия продукта от поверхности зерна.

Каждая из стадий каталитического процесса должна обладать-энергией активации е, значительно меньшей, чем энергия активации гомогенной реакции ?гом. В противном случае протекание-процесса каталитическим путем может оказаться энергетически невыгодным.

Общая скорость гетерогенного каталитического процесса определяется относительными скоростями отдельных стадий и может лимитироваться наиболее медленной из них. Иногда скорость всего процесса определяют химические превращения (стадии 3, -4, 5) на поверхности катализатора, а иногда — диффузионные переносы веществ [20]. Говоря о стадии, лимитирующей процесс, мы предполагаем, что остальные стадии протекают настолько быстро, что в каждой из них практически достигается равновесие; следовательно, полное изменение энергии Гиббса в них должно быть близко к нулю. Скорости отдельных стадий определяются параметрами технологического режима.

По механизму процесса в целом, включая собственно каталитическую реакцию и диффузионные стадии переноса вещества, различают процессы, проходящие в кинетической, внешнедиффузионной и внутридиффу-зионной областях.

(1.4)

В общем случае константа скорости процесса в уравнениях (1.3) или (1.3а)

k = f (ftp kv k„

"1' "V "поб °н- °и- Dn ? ? )?

Здесь ki, ft3, йпоб — константы скоростей прямой, обратной и побочной реакций; DH, Dh, Dn — коэффициенты диффузии исходных веществ и продукта, •определяющие значение k во внешне- или внутридиффузионной области процесса {в кинетической области k не зависит от Ои, ?>н и Dn).

Общее кинетическое уравнение скорости газового каталитического процесса с учетом влияния на скорость основных параметров технологического режима:

u = knexp(—E/RT)v&.pPnPv (1-5)

Здесь Др—движущая сила процесса, выраженная парциальными давлениями реагирующих веществ при Р да 0,1 МПа (1 ат); Р — отношение рабочего давления к атмосферному нормальному, т. е. безразмерное давление; Ро — коэффициент пересчета к нормальному давлению и температуре; л — общий порядок реакции.

Механизм химических стадий определяется природой реагирующих веществ и катализатора.

В кинетической области процессы (по существу каталитиче- • ские реакции) классифицируют по физической модели реакций и по типу химического взаимодействия.

Рассмотрим физические модели процесса на примере типичной реакции синтеза, которая без катализатора протекает по уравнению А + В ->- АВ -»- D, где А и В — исходные вещества; АВ — ^гомогенный активированный компонент; D — продукт реакции. На твердом катализаторе возможны два механизма [9, 21 ]:

1) го модели Ленгмюра — Хиншельвуда — в стадии 3 адсорбируются А и В, а затем происходит реакция между адсорбированными компонентами;

2) по модели Ридила адсорбируется один компонент (например, А), причем нарушаются связи атомов в молекуле

22

и налетающие из газовой (или жидкой) фазы молекулы реагента В-сорбируются на катализаторе через молекулу (радикал) А (ударный механизм).

, Если лимитирует общую скорость процесса стадия 4 (перегруппировка атомов), то по модели Ленгмюра схема каталитического процесса синтеза в кинетиче

страница 8
< 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
коттедж на новой риге до 5000000 рублей
где учиться на кондиционерщика
ремонт гофр
asics 33-fa купить

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
(09.12.2016)