Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов

Наибольшее распространение в индустрии получили процессы с внедрением жестких катализаторов. Процесс катализа на жестких пористых катализаторах состоит из стадий:

Ø диффузия реагирующих веществ из ядра потока к поверхности зернышек катализатора;

Ø диффузия реагентов в порах зерна катализатора;

Ø активированная адсорбция (хемосорбция) на поверхности катализатора с образованием поверхностных хим соединений – активированных комплексов (реагенты – катализатор);

Ø перегруппировка Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов атомов с образованием поверхностных комплексов (продукт – катализатор);

Ø десорбция продукта с поверхности;

Ø диффузия продукта в порах зерна катализатора;

Ø диффузия продукта от поверхности зерна катализатора в ядро потока.

Общая скорость гетерогенного каталитического процесса определяется относительными скоростями отдельных стадий и может лимитироваться более неспешной из их. Время от времени более Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов неспешной стадией оказывается одно из хим взаимодействий на поверхности катализатора, а время от времени диффузионные процессы.

Зависимо от определяющей стадии различают каталитические процессы, происходящие в кинетической, внешнедиффузионной и внутридиффузионной областях.

В кинетической области константа скорости процесса не находится в зависимости от коэффициентов диффузии. Кинетическое уравнение должно учесть воздействие главных технологических характеристик на Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов скорость каталитического процесса. Для газообразных реагентов

W = k0e-E/RT∆pPn , (6.5)

где ∆p – движущая сила процесса, выраженная в парциальных давлениях реагентов; Р- безразмерное давление, т.е. отношение рабочего давления к нормальному атмосферному; n – общий порядок реакции; - коэффициент пересчета к обычным давлению и температуре.

В кинетической области Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов протекают, обычно, процессы на малоактивных катализаторах с малыми размерами зернышек и большими порами при турбулентном режиме потока реагентов и при сравнимо низких температурах. Ускорение каталитических процессов в кинетической области достигается увеличением температуры.

Во внешнедиффузионной области (1-ая и последняя стадии катализа) скорость процесса определяется коэффициентами диффузии реагентов и товаров реакции. По закону Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов Фика при всепостоянстве критерий диффузии

W= = - DэS , (6.6)

где G- масса вещества, перенесенная за время в направлении z, перпендикулярном поверхности зерна катализатора при концентрации С диффундирующего компонента в ядре потока реагентов; S- свободная поверхность зернышек (гранул, проволок) катализатора; Dэ – действенный коэффициент диффузии, который является результатом молекулярной и турбулентной диффузии Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов и определяется опытным методом.

Во внешнедиффузионной области происходят процессы на высокоактивных катализаторах, обеспечивающих огромную скорость хим реакций. Для ускорения процессов во внешнедиффузионной области используют высочайшие линейные скорости потока реагентов, т.е. делают турбулизацию потока.

Во внутридиффузионной области общая скорость каталитического процесса лимитируется скоростью диффузии реагентов (товаров реакции) в порах Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов зернышек катализатора. Время, нужное для диффузии газообразного компонента в поры катализатора на глубину l, можно найти по формуле Энштейна:

= l2/ 2Dэ. (6.7)

Величину Dэ определяют зависимо от соотношения размеров пор и длины свободного пробега молекул . При 2rэ определяют Dэ как коэффициент молекулярной диффузии Dэ = D, а при >2rэ определяют Dэ = Dк по Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов формуле Кнудсена:

Dк = rэ , (6.8)

где rэ – эквивалентный радиус пор; М - молекулярная масса компонента.

Внутридиффузионная область свойственна для проведения катализа в фильтрующем (стационарном) слое катализатора. Каталитические процессы во внутридиффузионной области можно ускорить уменьшением размера зернышек катализатора и повышением радиуса пор.

Характеристики процесса

Для обеспечения полноты протекания реакции нужно, чтоб реагирующие вещества довольно Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов длительно соприкасались с катализатором. Это характеризуется временем соприкосновения (временем контактирования).Продолжительность соприкосновения с катализатором определяется большой скоростью, которая указывает, какое количество объемов газа в кубических метрах (при температуре 00С и давлении 760мм рт. ст.) проходит в течение 1ч через 1м3 катализатора.

Чем более много проходит реакция на Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов катализаторе, тем выше производительность (либо интенсивность) катализатора, под которой понимают количество продукта в килограммах, получаемое с 1м3 катализатора в течение 1ч. В промышленной практике всегда нужно вести процесс так, чтоб производительность катализатора была может быть выше.

Контрольные вопросы:

1. Что именуется катализом?

2. Какие вы понимаете группы каталитических процессов?

3. В чем заключается Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов суть катализа?

4. Какие реакции именуются автокаталитическими?

5. Какой катализ именуется гомогенным и в чем состоит его механизм?

6. Назовите недочеты гомогенных катализаторов.

7. Какие вы понимаете процессы гомогенного катализа?

8. Как можно прирастить скорость гомогенного каталитического процесса?

9. Назовите недочет гомогенного катализа.

10. Какой катализ именуется гетерогенным, его плюсы?

11. Какие вы понимаете разновидности Основные стадии и кинетические особенности гетерогенных процессов гетерогенно-каталитических процессов?

12. Каким требованиям должен отвечать катализатор?

13. Какие вы понимаете технологические свойства катализатора?

14. Назовите главные стадии гетерогенного катализа на жестких катализаторах?

15. Какие вы понимаете характеристики каталитических процессов?


osnovnie-svedeniya-o-visokovoltno-signalnih-liniyah-avtoblokirovki.html
osnovnie-svedeniya-o-zrenii.html
osnovnie-svedeniya-ob-avtomatizacii-tehnologicheskih-processov-bureniya-skvazhin.html