ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основы макро- и микрокинетики гетерогенных каталитических реакций из "Физико-химическая технология глубокой переработки нефти и газа. Ч 2" В общем случае каталитическая реакция на твердых пористых катализаторах складывается из следующих стадий. [c.96] Реальные кинетические закономерности гетерогенного каталитического процесса определяются как истинной кинетикой реакции на активной поверхности, так и условиями массо— и тесглопереноса. Их изучение и составляет предмет макрокинетики, ил и так называемой диффузионной кинетики химических процес — сев. [c.96] Таким образом, обратная величина приведенной констаьггы скорости равна сумме обратных величин констант скорости и коэффициента массопереноса, то есть сумме кинетических и диффузионных сопротивлений. [c.97] Чисто кинетическая и диффузионная области — это предель — ные области реагирования. Различают еще 2 (иногда 3) промежуточные области внешнедиффузионную и внутридиффузионную. [c.97] Если константа скорости изменяется от температуры по экспоненциальной зависимости, то коэффициент молекулярной диффузии и, следовательно, изменяется пропорционально в степени 1,5. Поэтому при прочих равных условиях с повышением темаературы режим реагирования быстро передвигается от кине — тич1 ского кдиффузионному. В промышленных процессах и особенно в научных кинетических исследованиях необходимо стремиться каталитические реакции проводить в кинетической или близкой к ней области реагирования. При данной температуре режим реагирования может быть приближен к кинетическому уменьшением размера зерен катализатора и увеличением скорости потока газа (или жидкости). [c.97] В настоящее время разработано и применяется множество м Тодов составления кинетических моделей гетерогенных каталитических реакций, среди которых наибольшей популярностью пс льзуются следующие 1) метод, основанный на законе действующих поверхностей, и 2) метод стационарных концентраций. [c.98] Кинетическая модель, основанная на использовании закона действующих поверхностей. Общая формулировка закона действую -щих поверхностей была дана Хиншельвудом на основе адсорбционной изотермы Лэнгмюра. В ее основе лежит известное классическое п])едставление о катализе, согласно которому гетерогенные каталитические реакции происходят между хемосорбированными молекулами на поверхности катализатора. Следовательно, величина скорости таковых реакций будет зависеть не только от концентрации реагирующих веществ, как это принято в основе закона действующих масс, но и от доли поверхности, занятой хемосорбированными молекулами реактанта на единице поверхности катализатора. [c.98] Согласно закону действующих поверхностей, скорость гете — роге иной реакции пропорциональна долям поверхности, занятыми реагирующими веществами, в степенях, равных соответствующим стехио метрическим коэффициентам. [c.99] На практике скорость реакции обычно выражается как фун — кция концентраций, а не поверхностных концентраций. Способ перехода от поверхностных концентраций на концентрации реак — танюв основан на использовании изотермы Лэнгмюра. [c.99] Уравнение (8.9) называется уравнением изотермы Лэнгмюра. Пр к слабой адсорбции, когда Ь 1, уравнение (8.9) переходит к виду а = Ь С , то есть при малых степенях заполнения поверхности адсорбция протекает по закону Генри (областьлинейной адсорбции). [c.99] Как видно из (8.11) и (8.11а), кинетическое уравнение гетерогенной каталитической реакции отличается от формального урав — нения кинетики некаталитической реакции наличием в знаменателе адсорбционного множителя, которое обусловливает изменение кажущегося порядка гетерогенной реакции в зависимости от степени заполнения поверхности от 1 до 0. [c.100] МетоА стационарных концентраций. Этот метод впервые был пре,, ложен Боденштейном и в дальнейшем развит Семеновым Н.Н. Б литературе по химической кинетике он известен как метод стационарных концентраций Боденштейна — Семенова. [c.101] В соответствии с этим методом при достижении стационарного состояния скорости образования и расходования промежуточных продуктов реакции равны между собой, то есть в системе устанав — ливается стационарная концентрация промежуточных веществ. [c.101] Изложенную методику можно распространить и на более сложные схемы протекания реакций, а также с учетом неоднородности поверхности. [c.102] Вернуться к основной статье