ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основы кинетики гетерогенно-каталитических реакций из "Теория химических процессов основного органического и нефтехимического синтеза Издание 2" Любая из этих стадий может оказаться самой медленной (лимитирующей) и, следовательно, определяющей скорость про-цесса в целом. Кинетические закономерности, таким образом, могут контролироваться как законами диффузии или адсорбции, так и законами химической кинетики, а в промежуточных случаях— их совокупностью. Это определяет некоторую специфику кинетики гетерогенного катализа по сравнению с кинетикой гомогенного катализа. [c.288] Принято различать кинетически и диффузионно контролируемые (или просто кинетические и диффузионные) области протекания гетерогенно-каталитических процессов. В первых из них общую скорость процесса определяет собственно химическая реакция на поверхности, во вторых — диффузия реагентов. Кроме того, существуют области, контролируемые сорбцией реагентов или десорбцией продуктов. Более детально различают следующие пять основных областей. [c.288] Строгие границы между этими областями отсутствуют, они перекрываются так называемыми переходными областями, в которых сочетаются закономерности разных областей. [c.289] При экспериментальном исследовании и расчетах гетерогенно-каталитических процессов важно знать область, в которой протекает реакция, отчего зависит вид описывающих ее кинетических уравнений. Очевидно, что при лимитировании скорости химической реакцией на всей поверхности катализатора (внутрикинетическая область) скорость диффузии не играет роли и результаты процесса не будут зависеть от размера зерен катализатора. Наоборот, при внешне- или внутридиффузионных областях размер зерна играет большую роль, так как скорость диффузии на единицу массы катализатора зависит от величины внешней поверхности, которая определяет и диффузию в поры. Таким образом, проводя серию опытов с катализатором разного размера зерна и наблюдая за изменением степени конверсии, можно различить кинетическую и диффузионные области, а также определить размер зерна катализатора, необходимый для достижения кинетической области. [c.289] Внешне- и внутридиффузионные области гетерогенного катализа различают следующим образом. При первой из них определяющей является диффузия через пограничную пленку у внешней поверхности катализатора, толщина которой, а следовательно и диффузионное сопротивление, зависит от линейной скорости газа. Линейную скорость газа при прочих равных условиях можно варьировать, проводя серию опытов в трубке с разной высотой слоя катализатора и соответственным измене-н 1ем объемного потока реакционной массы, чтобы сохранить постоянным условное время контакта ш Ра, о (рис. 69). Изме-нef иe или постоянство степени конверсии в таких опытах свидетельствуют о наличии или отсутствии внешнедиффузионного торможения. [c.289] Напомним, что при исследовании гетерогенно-каталитических процессов наиболее достоверные данные получаются в проточно-циркуляционных установках, хотя часто используют и метод исследования в потоке. Во избежание нарушений в режиме потока реагентов диаметр каталитической ячейки или трубки должен быть равным не менее шести-семи диаметрам зерна катализатора. [c.290] Обычно при работе гетерогенных катализаторов происходит постепенное изменение их активности и селективности. Поэтому кинетический эксперимент можно ставить лишь в период их стационарных свойств, который наступает после более или менее длительного холостого пробега и заканчивается при дезактивации катализатора. [c.290] Результаты опытов получают при варьировании начальных концентраций (парциальных давлений) реагентов и продуктов, а также условного времени контакта ( /Пк/Рд, о). Для обработки опытов применяют те же интегральные и дифференциальные методы, которые излагались в гл. П. Там же даны примеры их использования для гетерогенно-каталитических реакций. [c.290] Вернуться к основной статье