ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые физические характеристики твердых катализаторов из "Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов Издание 2" Физические характеристики отдельных частиц катализатора влияют на кинетику реакций и на гидродинамику потока. Особенно важны такие характеристики, как диаметр частиц, удельная поверхность, пористость и диаметр пор. Эти характеристики связаны с каталитической активностью и для их измерения были разработаны весьма точные методы. В табл. 72 приведены некоторые характеристики типичных катализаторов. [c.293] Каталитическая активность Катализатора для каждой конкретной реакции может быть измерена путем сравнения выхода продукта, полученного на исследуемом катализаторе, с выходом на стандартном катализаторе (при одинаковых стандартных условиях) или путем сравнения объемных скоростей, необходимых, чтобы достичь одной и той же степени превращения на обоих катализаторах. [c.293] Степень превращения рассчитывается по суммарной массе газа и бензина с конечной температурой кипения 205 °С (метод А8ТМ — Американского общества по испытанию материалов). Активность определяется как отношение обратных величин объемных скоростей, необходимых для получения той же степени превращения на испытуемом и стандартном катализаторах. [c.294] Размеры частиц и гранулометрический состав. Эти характеристики определяются при размерах частиц свыше 74 мк с помощью ситового анализа, а в случае меньших размеров — путем отмучива-лия или седиментации. Под средним диаметром частиц обычно подразумевают среднее из обратных значений диаметров (средний гармонический диаметр. — Доп. ред.). [c.294] В процессах с псевдоожиженным слоем употребляются частицы размером от 20 до 300 мк. В процессах с неподвижным и движущимся слоями применяются значительно большие частицы, чтобы избежать больших потерь напора. Обычный размер частиц колеблется от 2 до 5 мм, по могут использоваться частицы с размером 1,5—20 мм. [c.294] В процессах с катализатором в виде суспензии часто применяются порошки, имеюнще размер частиц порядка 0,074 мм. В этом случае размер частиц ограничивается только возможностью фильтрования пасты по окончании реакции. Многие катализаторы формуются в виде цилиндров, колец, шариков, гранул, а также кусков неправильной формы. [c.294] Поверхность частиц. Удельная поверхность применяющихся на практике катализаторов изменяется в широких пределах (от 1 до 1000 м г). Значительная удельная поверхность достигается за счет малого диаметра частиц или большой их пористости. [c.294] Внутренняя поверхность частиц обычно составляет большую часть всей их поверхности. Для сравнения можно обратиться к данным табл. 72 при среднем диаметре частиц, вероятно, значительно большем 100 мк, наружная поверхность шариков диаметром 5 мк составляет всего около 1 м г. Слой с мелкими частицами трудно осуществить для этого требуется низкая скорость потока во избежание значительной потери напора или уноса. С другой стороны, большая внутренняя поверхность не всегда доступна вследствие малой скорости диффузии в порах малого диаметра. Поэтому величина поверхности не является мерой каталитической активности, если только другие характеристики катализатора не меняются при изменении его поверхности (см. табл. 71). [c.294] Величину каталитической поверхности измеряют при помопщ физической адсорбции. Обычно адсорбатом служит азот вблизи его температуры кипения при атмосферном давлении (—195,8 °С). Метод и уравнения, разработанные Брунауэром, Эмметом и Теллером (см., нанример, Эммет ), наиболее широко применяются для этой цели. [c.295] Количество адсорбированного азота зависит от его парциального давления, которое составляет 600 или 800 мм рт. ст. По этому методу определяется количество азота, требуюш ееся для образования мономолекулярпого слоя. По уравнению, предложенному авторами, можно рассчитать величину поверхности, занимаемой одной адсорбированной молекулой. Уравнение БЭТ (Брунауэра, Эммета, Теллера) приводится в задаче УП-1 (см. стр. 223). [c.295] Внутренняя пористость наиболее точно определяется ртутно-гелиевым методом. Весь свободный объем в слое частиц измеряется количеством гелия, которое можно накачать в эвакуированное пространство известного объема, содержаш ее известную массу частиц. После этого гелий откачивается и туда накачивают ртуть. Так как ртуть не проникает в поры при атмосферном давлении, то по разности можно определить внутреннюю пористость. Общая пористость слоя частиц катализатора может быть порядка 75% или более, а пористость самих частиц 50%. [c.295] Размеры пор обычных катализаторов составляют от 10 до 2-10 с.и в диаметре. Доступность внутренней поверхности зависит от диаметра пор и условий процесса. Общая скорость реакции на поверхности катализатора определяется скоростью диффузии в норах и скоростью химической реакции. [c.295] Гс — общая скорость реакции, отнесенная к единице поверхности. [c.296] Размер нор контролируется во время производства катализатора. Так, в процессе приготовления силикагеля при обработке раствором 1 н. НС1 получаются норы диаметром 10 ,сж, тогда как при обработке 1%-ным раствором N11401 — норы диаметром в 3 раза больше. [c.296] Вернуться к основной статье