ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетика каталитических процессов из "Катализ в кипящем слое" Химическая кинетика — учение о скорости и механизме химических процессов. [c.71] Кинетика каталитических процессов рассмотрена во многих книгах [2, 5, 7, 9, 12, 14, 20—21, 23—26], поэтому в данной монографии только напомним некоторые представления для рассмотрения процессов катализа в кипящем слое. [c.71] Скорость каталитического процесса тесно связана с механизмом его и лимитируется самой медленной стадией. [c.71] Скорость химического процесса определяется количеством образовавшегося продукта или израсходованного исходного вещества за время протекания процесса. Скорость процесса рассчитывают на основе выхода продукта за определенный промежуток времени или через константу (коэффициент) скорости процесса [18]. [c.71] Выход продукта х — это отношение количества полученного продукта за данный период времени к максимальному количеству его, которое могло бы получаться при данных основных параметрах технологического режима. [c.71] Для характеристики скорости и глубины протекания каталитических процессов применяют три вида выхода продукта степень превращения, теоретический или равновесный выход и выход от равновесного. [c.71] Величину определяют по количеству серного ангидрида пли этанола, которое образовалось бы нри полном превращении основных (дорогостоящих) исходных веществ 802 и СН2=СН2 кислород же воздуха (О2) и вода, имеющиеся в избытке, не учитываются. [c.72] Для обратимых процессов 1 Хр х, для необратимых подоб-лый выход называется теоретическим х р = 1. [c.73] Зависимость фактического выхода продукта х и концентрации исходного вещества С от времени по закону действующих масс для процессов а — идеального вытеснения б—полного смешения. [c.73] Выход продукта — это первая кинетическая величина, которую обычно вычисляют при контроле работы заводских реакторов или в лабораторных опытах. Однако выход неудобен как характеристика скорости процесса ввиду того, что он нелинейно изменяется с переменой значений основных параметров технологического режима. [c.73] Типичные кривые зависимости степени превращения от какого-либо параметра технологического режима при постоянстве всех других условий процесса приведены на рис. 39—43. [c.73] При режимах идеального вытеснения (см. стр. 70) достигается со временем большее приближение к равновесию (С и а р), чем при режимах смешения, однако в последнем случае режим изотермический, в результате чего можно достигнуть увеличения и уменьшения равновесной концентрации исходного вещества С по сравнению с адиабатическим режимом, характерным для реакторов вытеснения. [c.74] В реальных аппаратах неполного смешения кривые х ш С характеризуются промежуточным положением между графиками а и б. [c.74] Контактные аппараты с высокими фильтрующими слоями катализатора соответствуют режиму, приближающемуся к идеальному вытеснению, а реакторы кипящего слоя при небольших высотах слоев и скоростях газа, превышающих в два и более раз критическую скорость взвешивания, могут приближаться к полному смешению. [c.74] Повышение температуры эндотермического процесса вызывает монотонное возрастание степени превращения по затухающей кривой (рис. 41). Однако при повышении температуры могут возникать побочные реакции поэтому выход целевого продукта, например, бутадиена при каталитическом превращении этилового спирта или бензина в процессе каталитического крекинга, может проходить через максимум, хотя основная реакция эндотермическая. [c.75] При увеличении давления степень превращения для газовых синтезов, идущих с уменьшением объема (разность числа молей, полученных по реакции и вступающих в реакцию Ли 0), моно-тонно повышается с постепенным замедлением соответственно кривой 1 (рис. 42). Если же реакции нроисх одят с увеличением объема (Ди 0), то скорость их возрастает с повышением давления, а равновесие сдвигается в сторону исходных веществ, в результате выход проходит через максимум (кривая 2). [c.75] Константа скорости процесса более удобное, чем степень превращения мерило интенсивности работы реактора, так как она не зависит от времени т и концентраций взаимодействующих веществ, а зависимость ее от температуры для химических реакций легко рассчитывается по известному уравнению Аррениуса. Константа входит в основные формулы скорости процесса. [c.76] Основные формулы скорости процесса имеют различный вид для аппаратов вытеснения и полного смешения. [c.76] При этом изменится величина и размерность к. Обычно в производственных условиях при расчетах скорости процесса по уравнениям (111.21) и (П1.22) измеряют С в кг, х в ч, ив м , С а АС в кг/м , тогда размерность к будет в ч . При расчете по уравнению (111.23) размерность к в ч сохраняется, если измерять. концентрации С и ДС) в мольных долях. Наконец, по уравнению (И 1.24) размерность к равна л/ч или кг1 м ч). [c.77] В кинетической области к не зависит от /) , П р, в диффузионной области она определяется коэффиртентами внешней или внутренней диффузии. Зависимость к от параметров каталитического процесса будет рассмотрена ниже. [c.77] Вернуться к основной статье