ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классификация каталитических процессов из "Катализ в кипящем слое" Каталитические процессы подразделяют по различным признакам [7—9, 12, 16—21], характеризующим катализ с точки зрения каталитической реакции, массообмена между поверх постью катализатора и реагирующей средой, теплового эффекта, температурного режима, фазового состава реагирующей системы, гидродинамики процесса и аппаратурного оформления его. [c.67] Еще сохранилось деление каталитических реакций на органические и неорганические, хотя по всем другим признакам такое деление нецелесообразно, а в ряде случаев и затруднительно, так как во многих реакциях участвуют одновременно органические и неорганические вещества. [c.67] По типам реакций (взаимодействий) катализ делится на окислительно-восстановительный и кислотно-основной. [c.67] Окислительно-восстановительный катализ заключается в облегчении электронных переходов в реагирующих молекулах за счет собственных электронов катализатора. Типичными для такого катализа являются металлические катализаторы и окислы металлов переменной валентности. Высокую каталитическую активность для ряда процессов имеют металлы VIII группы периодической системы элементов, а также Ag, u, Мо и др. [c.67] Металлические катализаторы в первом акте катализа (см. стр. 62 и рис. 38) служат, как правило, донорами электрона (отдают электрон веществу А), а в последнем акте — регенерации катализатор — акцецтируют электрон у вещества В. Так, платина в реакции окисления SO2 (или NHg) легко адсорбирует кислород, являясь донором электрона по схеме (а), затем адсорбированный кислород реагирует с налетающими из газовой фазы молекулами S0-2 (или NH3) с образованием активного комплекса по схеме (б) и далее при образовании молекулы SO3 (N0) на поверхности катализатора по схеме (в) происходит передача электрона платине, т. е. регенерация катализатора. [c.67] К окислительно-восстановительному взаимодействию относятся реакции окисления и восстановления, гидрирования и дегидрирования. [c.67] В реакции (а ) катализатор служит донором катиона (протона), а затем регенерируется по реакции (в ). [c.68] Типичными катализаторами для кислотно-основного взаимодействия являются кислоты (доноры Н ) и основания (доноры ОН ). Для гетерогенного катализа газов применяют труднолетучие основания или кислоты (например, Н3РО4) или соли, которые наносят на пористые зерна носителей. Типичными являются также кислотные или амфотерные окислы 8102, ЪтО , А1аОз и др. [c.68] К кислотно-основному взаимодействию относятся реакции гидратации и дегидратации,гидролиза, полимеризации, поликонденсации, крекинга, алкилирования, изомеризации и др. [c.68] Как окислительно-восстановительные, так 1[ кислотно-основные каталитические реакции можно рассматривать по радикальному механизму. [c.68] Наиболее характерен радикальный механизм для цепных реакции [2, 22], в которых катализатор слуншт возбудителем цепной реакции, примерами могут служить каталитическое окисление углеводородов, реакции полимеризации, иоликоиденсации и др. [c.68] Вследствие хорошего неремешивания и применения мелких зерен катализ в кипящем слое проходит, как правило, в кинетической области. [c.69] По тепловому эффекту каталитические процессы делят ъл экзотермические, идущие с выделением тепла (4-0 и эндотермические (—Q). ОЬобенно сильно сказывается знак теплового эффекта на зависимости равновесия реакции от температуры. [c.69] Выход продукта обратимой эндотермической реакции монотонно повышается с ростом температуры по затухающей кривой (рис. 41, стр. 74). Для экзотермических процессов степень превращения изменяется с ростом температуры по экстремальной кривой (рис 40, стр. 74), т. е. имеется оптимальная температура, соответствующая максимальной степени превращения. [c.69] По температурному режиму различают адиабатические, изотермические и политермические процессы. [c.69] Изотермические процессы проходят при постоянной температуре во всем слое катализатора, т. е. температура в любой точке I = Более или менее полное приближение к изотермпчности слоя катализатора может быть достигнуто а) путем непрерывной компенсации теплового эффекта реакции подводом или отводом тепла б) при малом тепловом эффекте реакции, малой концентрации исходного, вещества или малой степени превращения, когда температура может до некоторой степени выравниваться за счет теплопроводности катализатора в) путем перемешивания газа и катализатора. В аппаратах кипящего слоя вследствие перемешивания температурный режим близок к изотермическому. Если в кипящем слое нет тенлообменных элементов, то, при хорошей изоляции, он является одновременно изотермическим и адиабатическим, в том смысле, что его температура может быть определена по формуле (111.12). [c.70] Политермическими называют процессы, в которых при спокойном протекании газа тепловой эффект частично компенсируется за счет подвода или отвода тепла. Такой режим характерен для трубчатых контактных аппаратов с неподвижным катализатором. [c.70] В последнем классе формально объединены принципиально различные процессы а) с мелкозернистым катализатором, движущимся в реакторе снизу вверх в виде взвеси в потоке газа (пневмотранспорт) по принципу прямотока б) с крупнозернистым катализатором, который медленно движется (опускается) в аппарате сверху вниз плотным слоем противотоком или прямотоком с газом. [c.70] Объектом рассмотрения в настоящей книге является кипящий слой (КС), реакторы КС и катализаторы КС. Другие гидродинамические режимы упоминаются лишь как граничные. [c.70] Вернуться к основной статье