ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Моделирование нестационарных процессов из "Гетерогенный катализ физико-химические основы" При изучении кинетики и механизма некоторых гетерогенно-каталитических реакций был обнаружен ряд явлений, которые не укладываются в рамки представлений о стационарном протекании химической реакции на активной поверхности катализатора. До начала 1970 гг. считалось, что критические явления воспламенения и погасания гетерогенно-каталитических реакций — это следствие взаимодействия процессов массотеплопереноса и химической реакции на поверхности катализатора. Однако прн окислении водорода, СО, аммиака и некоторых углеводородов на металлических катализаторах (N1, Pt, Рс1, 1г) были обнаружены критические явления воспламенения и погасания в изотермических условиях. В работе [4] приведены зависимости скорости окисления этилена на платине, полученные в изотермических условиях. При увеличении концентрации этилена в потоке, омывающем катализатор, скорость реакции при некотором значении концентрации этилена скачкообразно уменьшалась. При последующем уменьшении концентрации этилена в потоке скорость реакции скачкообразно увеличивалась. Переход от одного режима реакции к другому сопровождался явлением гистерезиса. Аналогичное явление имеет место при гидрировании СО на никелевом катализаторе в изотермических условиях [60]. [c.123] Анализ дифференциальных уравнений, описывающих нестационарную химическую реакцию на поверхности катализатора, показал, что возникновение критических явлений и автоколебаний скорости реакции возможно только для нелинейного механизма. [c.124] Решение последней задачи имеет важное значение для моделирования химических реакторов, когда необходимо использовать упрощенные кинетические зависимости, не искажая динамического поведения системы. Для анализа и решения указанных задач используются качественная теория дпфференщ альных уравнений, которая позволяет без нахождения решения дать представления о решении в целом и его характерных чертах, численное. моделирование динамического поведения гетерогенных химических реакций с помощью ЭВМ. [c.125] Нелинейность механизма реакции на поверхности катализатора может обусловливаться нелинейностью стадий адсорбции-десорбции [стадии 1 и 2 в механизме (V. 39)] или стадий взаимодействия различных поверхностных веществ [стадия 3 в механизме (V. 39)]. Нелинейность может быть также обусловлена изменением каталитических свойств поверхности в зависимости от условий протекания реакций. В этом случае система уравнений (V. 40) должна быть дополнена дифференциальным уравнением, описывающим изменение свойств поверхности катализатора. Действие обратной связи выражается во влиянии результатов протекания реакции на ее скорость. Возможны различные механизмы действия обратной связи, объясняющие возникновение автоколебаний скорости гетерогенно-каталитической реакции [12] 1) зависимость константы скорости (энергии активации, предэкспоненцпального множителя) элементарных реакций от степени покрытия поверхности адсорбированными веществами 2) существование поверхностного слоя катализатора, температура которого может значительно отличаться от температуры глубинных слоев катализатора. [c.125] Динамическое поведение системы исследуется посредством анализа траекторий движения системы на фазовом портрете . Анализ траекторий движения позволяет выяснить особенности нестационарного поведения системы, определить условия возникновения и существования автоколебаний скорости реакции. [c.126] В настоящем разделе изложены лишь некоторые общие вопросы, относящиеся к моделированию нестационарных гетерогеннокаталитических реакций. Более подробно ознакомиться с результатами экспериментальных и теоретических исследований нестационарных гетерогенно-каталитических реакций можно в цитированной литературе. [c.126] Вернуться к основной статье