ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пористая структура катализаторов из "Технология катализаторов" При создании катализаторов необходимо предусмотреть их максимальную производительность, селективность и устойчивость в работе. Только созданием определенного химического состава эти показатели не обеспечить. Таким образом, на современном этапе научные основы приготовления катализаторов включают формирование оптимальной пористой структуры. В последние годы с использованием уже известных активных химических соединений, в основном вследствие совершенствования структуры, получены новые более эффективные контактные массы [40, 51, 61 ]. [c.59] В корпускулярных (глобулярных) структурах поры образованы промежутками между касающимися частицами (корпускулами, глобулами), составляющими основу, скелет материала [51, 63]. Существуют смешанные структуры, в которых комбинируются оба вида пор [51 ]. Примерами катализаторов различного типа могут служить алюмосиликатные катализаторы крекинга (корпускулярные) пористые стекла, некоторые угли (губчатые) никелевые катализаторы, имеющие корпускулярную структуру из частиц никеля, которые в свою очередь пронизаны цилиндрическими, бутылкообразными порами, сформировавшимися при удалении порообразователя (смешанная структура). [c.60] Из всех перечисленных структур наиболее распространенной является корпускулярная (глобулярная) [51 ], в которой определяющими являются два параметра размер глобул и плотность их упаковки. Изменения этих параметров во многом определяют разнообразие пористых структур. Характеристики пористого тела (удельная площадь поверхности, объем и размер пор), а также различные свойства (адсорбционные, диффузионные, механические, капиллярные и другие) являются функцией этих двух параметров. [c.60] Для удобства расчета геометрии глобулярных структур сделано допущение об их монодисперсности. В таком случае размер глобул монодисперсной глобулярной модели возможно получить из удельной площади поверхности или как среднее экспериментальное значение с помощью микроскопа. [c.60] Здесь у и Ур — объем пор и глобул, которые находят из кажущейся и истинной плотности [51] 23 — диаметр глобул, мм рист — истинная плотность частиц, г/см . [c.61] Число контактов Пористость, %. kl. [c.61] Примечание. ki = v -D поры на 1 шар). [c.61] Число п, равное 12, соответствует плотнейшим упаковкам — гексагональной или кубической гранецентрированной п = 8 — кубической объемно-центрированной п = б — простой кубической п = 4 — тетраэдрической. В геометрически подобных системах, таким образом, с различным размером глобул пористость и число контактов одной глобулы сохраняются. [c.61] Здесь Гр — радиус глобулы р — число глобул в 1 см катализатора. [c.61] Относительный объем Ур, занимаемый глобулами, составляет (1 — Фев), где свободный объем фсв не зависит от размера сферических глобул и определяется способом упаковки. [c.61] Здесь и й2 — коэффициенты пропорциональности. [c.62] Пористые материалы классифицируются не только по геометрии пор, но и по их размерам. Существует ряд классификаций именно по этому признаку 51 ]. Деление, предлагаемое тем или иным автором, является чисто условным. Так, М. М. Дубинин определяет три типа пор макропоры, для которых нижний предел радиуса кривизны можно принять 100—120 нм (1000—1200 А) переходные поры, у которых эффективный радиус кривизны лежит в пределах от 120 до 1,5 нм и, наконец, микропоры с радиусом менее 1,5 нм [68]. А. В. Киселев основными признаками для отнесения адсорбентов к тому или иному типу структуры считает характеризующие их изотермы адсорбции всего же выделено четыре типа [69]. И. Е. Неймарк расширяет классификацию Киселева до пяти типов, вводя уточнение в виде подгрупп с их характеристикой [51, 65]. [c.62] Протекание той или иной реакции на поверхности катализатора всегда связано с транспортировкой реагирующих веществ и продуктов реакции к участкам внутренней поверхности и от них. Как указано (см. гл. 1), в зависимости от условий процесса, активности, пористой структуры и размеров зерен катализатора процесс могут лимитировать собственно химические превращения (кинетическая область) либо диффузионные торможения (диффузионная область) [39, 51, 70 [. [c.62] Удельная активность катализатора данного химического состава приблизительно постоянна, и максимум скорости реакции отвечает максимуму произведения 5удТ]. Пористую структуру, обеспечивающую это условие, считают оптимальной [20, 71 ]. [c.63] Здесь Ь — расстояние от периферии до центра зерна, м С — концентрация основного компонента у поверхности зерна катализатора, моль/м — в м /ч Чд — в моль/(м .ч). [c.63] Когда скорость реакции намного превосходит скорость подвода реагентов, макроскопическая кинетика определяется процессами транспорта и не отражает истинной скорости реакции на поверхности, ее зависимости от температуры, концентрации и других параметров. [c.63] Внешняя диффузия является лимитирующей стадией процесса лишь в случае очень быстрых реакций, которые полностью протекают на внешней поверхности катализатора тогда применяют непористые контактные массы. [c.63] Переход внешнедиффузионной области во внутридиффузионную или кинетическую связан с линейной скоростью w подаваемых реагентов. На рис. 2.5 показано, как влияет значение w-на скорость процесса в каждой из перечисленных областей. Участок АВ соответствует внешнедиффузионной области, участок D, параллельный оси абсцисс, — внутридиффузионной или кинетической, а далее по мере роста w увеличивается пёремешивание, снижается ЛС и уменьшается и. Наконец после точки Е наступает полное перемешивание. [c.64] При выборе наиболее выгодной макроструктуры катализатора, отвечаюш,ей максимальной его активности, следует учитывать характерные особенности каждой области протекания процесса с тем, чтобы достичь высоких скоростей реакции. [c.64] Вернуться к основной статье