ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетические зависимости для проточных гетерогенных каталитических процессов из "Теоретические основы ведения синтезов жидких топлив" Более сложным является вывод кинетических уравнений для гетерогенных каталитических газовых реакций. В отдельных случаях они могут формально следовать зависимостям (2.1.19), (2.1.30), (2.1.31) и (2.1.32). Однако здесь целесообразнее находить решения на основе адсорбционной теории [77] и теоретических представлений, развитых в Советском Союзе [30, 31, 70, 70а, 72, 72а и др.]. [c.51] Этот вопрос исследовался многими авторами [2, 4, 30, 31, 70, 72, 72а, 76, 78, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 91а, 92 и др.], но получил решение в законченной форме пока только для некоторых односторонЯих реакций 1-го порядка, детально рассмотренных А. В. Фростом [70, 70а, 121а, 132]. [c.51] Как было показано Я- Б. Зельдовичем [84], Д. А. Франк-Каменецким [92] и др. [76, 85, 85а, 86, 87], гетерогенные каталитические реакции могут протекать в диффузионной, переходной и кинетической областях. В первой области скорость химического превращения во много раз выше скорости массопередачи и поэтому результирующий эффект, определяемый лимитирующей стадией, зависит только от условий диффузии. В кинетической области, наоборот, скорость диффузии значительно выше скорости химической реакции в адсорбированном слое и, как следствие, скорость массопередачи не оказывает уже заметного влияния на динамику превращения. В переходной области взаимозависимости весьма сложны, так как на процесс одновременно воздействуют собственно кинетические и диффузионные факторы. [c.51] Большинство синтезов моторных горючих является сравнительно медленными процессами, протекающими в основном в кинетической области. В начальных стадиях реагирования почти всегда имеется та или иная степень диффузионного торможения, характерного для диффузионной и переходной областей. Диффузионное торможение, однако, ввиду сравнительно небольшого удельного значения зон с осложненным ходом процесса без ущерба может не учитываться. [c.52] Согласно цитированным работам А. В. Фроста скорость гетерогенных реакций определяется количеством вещества, реагирующего на единице катализирующей поверхности в единицу времени, т. е. [c.52] Как показывает приведенное определение, размерность скорости гетерогенных каталитических реакций отличается от размерности скорости гомогенных процессов. Для последних учет количеств прореагировавших веществ обычно производится по изменению их объемно-молекулярных концентраций, т. е. в моль л , что, однако, удобно только при работе в статических условиях. Здесь же более правильным оказалось замерять количество прореагировавших молей не в объеме, а на единице активной поверхности катализатора, выражая его в моль см (или молъ м ). [c.52] Для реакций второго и высших порядков можно представить несколько механизмов течения их. [c.52] Бимолекулярные каталитические процессы разобраны далеко не полностью, и в зависимости от условий реакции могут возникнуть самые разнообразные варианты их механизмов. [c.54] Общая схема нахождения кинетических уравнений, удобных для практических вычислений, во всех случаях будет одной и той же и должна сводиться к отысканию зависимостей 1 = 1 (у) или а = р (у). [c.54] Для примера более подробно рассмотрим простейшие реакции, протекающие на однородной поверхности, по схеме (1. 1. I). [c.54] Как и при гомогенных реакциях, проводимых в струе, принимаем строгое постоянство температур во всех точках зоны катализа, постоянство концентраций реагентов по поперечному сечению слоя катализатора и отсутствие перемешивания продуктов вдоль слоя. [c.54] Пользуясь описанной схемой, можно составить аналогичные уравнения для обратимых реакций, а также для других более сложных каталитических механизмов и, в частности, предусматривающих взаимодействие веществ на границах раздела участков активных поверхностей разного рода. [c.56] Рассмотрение этих вопросов не внесет уже существенно нового и поэтому здесь не дается. [c.56] Большинство процессов, применяемых при производстве моторных горючих, являются сложными превращениями, сравнительно редко следующими теоретическим уравнениям. [c.56] Некоторые из них достаточно хорошо изучены, и небезынтересно остановиться на их рассмотрении. [c.56] Рассмотрим, к каким уравнениям приводят ранее найденные общие зависимости (2. 1.30) и (2. 1.31). [c.56] Для случаев распада без торможения при = 1 9а, 3... = О и РиР 2... = 0. [c.57] Второе слагаемое в правой части найденного уравнения положительно при любых значениях у. Сравнение уравнений (2.1.47) и (2. 1. 49) показывает, что они резко различаются между собой по-структуре, так как — /Зу в уравнении (2. 1. 47) при положительных /3 и у 0 всегда отрицательно. [c.57] Если при выводе учесть дробную или более высокую, чем единица, степень торможения (т. е. принять р[ или 1), получаются еще более сложные кинетические уравнения. [c.58] Результаты вычислений /Зф для =1,5 2 и 3 сводим в табл. 3. [c.58] Вернуться к основной статье