Катализатор гетерогенных процессов

Всякая гетерогенная каталитическая реакция начинается с адсорбции молекул исходных веществ на поверхности твердого катализатора. Гетерогенный процесс можно разбить на три стадии 1) движение реагирующих веществ к поверхности катализатора (диффузия) 2) реакция на поверхности катализатора и 3) десорбция продуктов реакции с освобождением поверхности катализатора. Скорость каталитического процесса может определяться одной из них. [c.32]

По другому варианту в качестве основного полупродукта получают метилизопропенилкетон. Он образуется либо путем дегидратации упомянутого кетоспирта в присутствии концентрированной фосфорной кислоты при 120—130 °С [2], либо путем одностадийной конденсации метилэтилкетона и формальдегида в газовой фазе. В качестве катализатора гетерогенного процесса применяют окиси [c.278]

Одной из важных функций активаторов является их способность взаимодействовать с каталитическими ядами, отравляющими большинство катализаторов гетерогенных процессов (вода, кислород, сернистые соединения, СО, СОа). Это способствует повышению концентрации активных центров на поверхности, уменьшению вероятности дезактивации их примесями, поступающими вместе с растворителем и мономером, и обеспечивает существенное увеличение выхода полимера. [c.24]

На практике наиболее часто встречается два типа гетерогенного катализа 1) процессы, катализатор которых находится в твердой фазе, а реагирующие вещества — в жидкой 2) процессы, катализатор которых находится в твердой фазе, а реагирующие вещества — в газовой. Реакция, как правило, происходит (а в некоторых многостадийных процессах — начинается) на границе раздела фаз, т. е. на поверхности твердого тела — катализатора. Гетерогенный процесс можно разделить на пять стадий 1) транспорт реагирующих веществ к поверхности катализатора (диффузия) 2) адсорбция реагирующих веществ на поверхности катализатора 3) реакция на поверхности катализатора 4) десорбция продуктов реакции с освобождением поверхности катализатора 5) транспорт продуктов реакции в объеме (диффузия). [c.277]

КАТАЛИЗАТОРЫ ГЕТЕРОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ [c.10]

Характерной чертой гетерогенных процессов является трудность удаления остатков катализатора после полимеризации, так как частицы катализатора оказываются как бы закапсулирован-ными в полимерную пленку, которая экранирует их От внешней среды. [c.56]

Как уже было сказано выше, в типичном гетерогенном процессе реагируют только те вещества, которые адсорбированы на поверхности. Скорость V гетерогенной химической реакции определяется как количество вещества, реагирующего в единицу времени на единице площади поверхности катализатора, т. е. [c.316]

Боресков Г. К. Ро.ть процессов внутреннего переноса в гетерогенном катализе // Пористая структура катализаторов и процессы переноса в гетерогенном катализе. Новосибирск Наука, 1970. С. 5—15. [c.357]

В этом разделе мы рассматривали гомогенно-гетерогенные процессы, при которых реакция частично протекает в газовой фазе, окружающей катализатор. Кинетика таких реакций требует более углубленного исследования. [c.154]

Уравнения (VII.23) достаточно записать только для ключевых веществ, так как концентрации всех остальных реагентов можно выразить через ключевые с помощью линейных соотношений (см. раздел 11.2). При расчете процесса с неподвижным катализатором под и надо понимать фильтрационную скорость потока IV, т. е. скорость, рассчитанную на полное сечение аппарата, равную истинной средней скорости, умноженной на долю свободного объема е. Выражения для функций и в случае гетерогенного процесса должны быть составлены с учетом как кинетических, так и диффузионных факторов поэтому для квазигомогенной модели расчет реактора всегда должен быть предварен анализом процессов на отдельном зерне катализатора, позволяющим установить макроскопическую скорость процесса в единице объема слоя. [c.283]

Нами в лабораторных условиях изучалась дезактивация катализаторов каталитического крекинга и риформинга, гидроочистки, дегидрирования и ароматизации на алюмохромовом контакте из-за отравления активных цент])ов и блокировки коксом. Вначале рассматривался общий случай идеального гетерогенного процесса, проводимого в стационар Ном слое и протекающего без отравления катализатора (рис. 4.3, о, б). Видно, что с ростом продолжительности использования катализатора выход продуктов и глубина превращения сырья увеличиваются линейно (см. рис. 4.3, о), а скорость образования конечного продукта (например, газа) и промежуточных продуктов (например, бензина) постоянны. [c.94]

Классификация каталитических процессов и реакций производится по ряду признаков. По фазовому состоянию реагентов и катализатора каталитические процессы разделяют на две основные группы — гомогенные и гетерогенные. При гомогенном катализе катализаторы и реагенты находятся в одной фазе — газе или растворе, а при гетерогенном — в разных фазах. В особую-группу следует выделить микрогетерогенный, в частности ферментативный катализ, происходящий в жидкой фазе с участием коллоидных частиц в качестве катализаторов. [c.106]

По фазовому состоянию реагентов и катализатора каталитические процессы разделяют на гомогенные и гетерогенные. В особую группу выделяют микрогетерогенные и ферментативные (биохимические) каталитические процессы, очень распространенные в природе и применяемые в промыш ленном масштабе для производства спиртов, кормовых белков, органических кислот, а также при обезвреживании сточных вод. [c.25]

Наиболее широкое применение в промышленности нашли гетерогенные процессы на твердых катализаторах. Разновидностью гетерогенного катализа является гетерогенно-гомогенный, где роль твердого катализатора заключается в образовании активных частиц (атомов или радикалов) из молекул реагентов. Радикалы, переходят с поверхности катализатора в объем и возбуждают цепную реакцию. Существенным недостатком рассмотренной классификации является отсутствие учета взаимодействия катализатора с реагирующими веществами. [c.26]

Боресков Г. К., Пористая структура катализаторов и процессы переноса в гетерогенном катализе. IV Международный конгресс по катализу, симпозиум 111, СО Изд. Наука , Новосибирск, 1970, стр. 5. [c.55]

Боресков Г. К., сб. Пористая структура катализаторов и процессы переноса в гетерогенном катализе , СО Изд. Наука , 1970, стр. 5, [c.91]

Химические процессы в производстве катализаторов весьма разнообразны. Они могут проходить гомогенно в жидкой или газовой фазе и в гетерогенных системах. Широко применяют гетерогенные процессы, в которых химические реакции сопровождаются диффузией и переходом компонентов нз одной фазы в другую. В системе газ — жидкость часто используют процессы хемосорбции газовых компонентов и обратные процессы десорбции с разложением молекул жидкой фазы. В системе газ — твердое вещество также применяют хемосорбцию и десорбцию в системах жидкость — твердое вещество и жидкость — жидкость — избирательную экстракцию с образованием новых веществ в экстрагенте. Сложные многофазные процессы с образованием новых веществ происходят при термообработке катализаторов. При этом, как правило, в общем твердофазном процессе принимают участие появляющаяся при нагревании эвтектическая жидкая фаза или компоненты газовой фазы. [c.96]

Первостепенную роль играет катализатор. Катализаторы, применяемые для гетерогенных процессов, помимо высокой активности должны обладать стабильностью, избирательностью дейстВ Ия, максимальной длительностью работы, легкостью регенерации и т. д. По способу применения катализаторы подразделяют на две группы стационарные и подвижные. При работе со стационарными катализаторами последние помещают в реакторы и через них пропускают гидрируемые вещества с водородом. С уменьшением активности катализатора его регенерируют в реакционных колоннах. [c.151]

В главе описаны наиболее распространенные методы определения основных физико-химических и технологических характеристик катализаторов нефтехимических процессов. Рассмотрены отечественные гетерогенные катализаторы, широко применяемые в промышленности, и гомогенные катализаторы специфических нефтехимических производств. [c.360]

Кислотно-основные свойства катализаторов. Сведения о кислотности часто необходимы при оценке свойств катализаторов. Активность и селективность катализаторов в реакциях крекинга органических соединений, изомеризации, полимеризации, дегидратации и других находятся в непосредственной связи с их кислотными свойствами. В настоящее время общепризнанным является принцип родственности механизмов гомогенного и гетерогенного кислотного катализа. Поэтому, по аналогии с гомогенным катализом, в гетерогенном катализе используются такие понятия, как кислота Бренстеда , кислота Льюиса и, соответственно, бренстедовские и льюисовские кислотные центры. Однако вопросы структуры кислотных точек на поверхности катализаторов, возможность перехода одного типа кислотных центров в другой, а также их влияние на поведение катализатора в процессе все еще остаются дискуссионными. [c.381]

Гомогенной химической реакцией называется процесс, протекающий в одной фазе. Гетерогенной реакцией называется процесс, протекающий на поверхности раздела фаз. Любая реакция в растворе или реакция горения природного газа на воздухе будет гомогенной реакцией, реакция окисления в ЗОз на твердом катализаторе — гетерогенной реакцией. [c.309]

Вопросы, рассматриваемые в этой главе, излагаются более подробно и на более высоком уровне в книге Петерсена Анализ химических реакций (см. библиографию, стр. 147). Здесь мы сможем только обсудить простейшие случаи и указать их связь с обш,ей проблемой анализа химических реакторов. В предыдущих главах для описания процесса мы нсио.тхьзовали функцию г (I, Т), которая определяет скорость-реакции в единице объема реактора. Применение этой функции, безусловно, оправдано в случае гомогенного процесса. Однако было бы желательно сохранить тот же способ описания и при расчете гетерогенных процессов, таких, как каталитические газофазные реакции в неподвижном слое таблетированного катализатора. В разделе VI. обсуждаются связанные с этим вопросом трудности и ограничения. Многих затруднений можно избежать, введя понятие об определяющей стадии (раздел VI.2). В последующих разделах будут исследованы некоторые характеристики процессов адсорбции (раздел VI. 2), внешней массопередачн (раздел VI.3) и внутренней диффузии (раздел VI.4). Затем мы постараемся обобщить эти явления (раздел VI.5) и вкратце остановимся на некоторых эффектах, связанных с конечной скоростью теплопередачи (раздел VI.6). Структура главы показана на рис. VI. . [c.119]

На практике известно довольно мало случаев реакций общего нулевого порядка . Большинство известных случаев реакций нулевого порядка представляет собой гетерогенные процессы, происходящие на поверхности, например разложение газообразной закиси азота на горячей платиновой проволоке [1] (2N20- 2N2 + О2) или разложение газообразного аммиака на горячей платиновой проволоке [2] (2МНзN2 ЗН2). Наиболее вероятное объяснение этого факта состоит в том, что реакция протекает только на поверхности катализатора если же поверхность становится насыщенной данным газом или жидкостью, дальнейшее увеличение концентрации газа не может уже изменить поверхностной концентрации и, таким образом, вблизи этой точки оказывается, что реакция протекает независимо откон-центрацип в газовой фазе. [c.21]

Рустамов с сотр. исследовали кинетику конденсации фенола с ацетоном в присутствии серной, соляной и ортофосфорной кислот и сильнокислотных ионообменных смол с сульфогруппами (КУ-1 и КУ-2). Они показали, что реакция является необратимой. Энергия активации в случае использования серной кислоты и ионообменных смол одинакова (15,6 ккал1моль), что говорит об идентичности механизма реакции и одинаковой лимитирующей стадии при гомогенном и гетерогенном процессах. Высокая энергия активации указывает, чта катализ протекает в кинетической области. По активности катализаторы располаг аются в ряд [c.87]

Теория кииетики гетерогенных процессов основана на применении уравнения адсорбции Лэнгмюра, которое выведено в предположении, что поверх-ностз однородна и между адсорбированными молекулами нет взаимодействия. Первое из этих предположений равносильно тому, что на всех адсорбционных центрах поверхности теплота адсорбции Q имеет одно и то же постоянное значение. Для каталитически однородных поверхностей дополнительно должно соблюдаться постоянство энергии активации для всех активных центров катализатора. Если эти условия не соблюдаются и теплота адсорбции изменяется для различных центров в широких пределах от <3мия. до <)макс. (или энергия активации от мия. до Яманс.), поверхность называется неоднородной, и, очевидно, для описания протекающих на ней процессов необходимо ввести определенные поправки в выражения, выведенные для однородных поверхностей. [c.347]

Существенным осложняющим фактором, который необходимо принимать во внимание нрн решении практических задач гетерогенного катализа, является дезактивация, или отравление , катализатора в процессе его промышленной эксплуатации. Под контактным отравлением понимаются все с.пучаи понижения активности катализатора иод влиянием поглощения посторонних веществ. Механизм этого понижения может быть весьма различен. Отравление может быть обусловлено а) невыгодным для катализа изменением адсорбционных и кинетических констант поверхности из-за внедрения яда в поверхностный слой решетки катализатора б) выводом из процесса отдельных участков в силу адсорбции на них яда в) макроскопической блокировкой, обусловленной заливанием пор и капилляров легко конденсирующие мися жидкостями или образованиед корки из твердых продуктов реакции, затрудняющей доступ к активной поверхности. [c.13]

Количественные закономерности гетерогенно-каталитических процессов существенным образом определяются характером и скоростью протекания адсорбциопно—десорбционных стадий. Это в первую очередь обус.повлено тем, что в гетерогенном катализе скорость реакции зависит от поверхностных концентраций реагирующих веществ, а не от их объемных концентраций. Поэтому для гетерогенных процессов чрезвычайно важно установить влияние условий проведения процесса на степень заполнения поверхности катализатора реагирующими веществами. [c.21]

Пористая структура катализаторов и процессы переноса в гетерогенном катализе IV Междунар. конгр. по катализу. Спмпоз. 111/Под ред. Г. С. Борескова. Новоспбпрск Наука, 1970. 266 с. [c.357]

Вакао И. В сб. Пористая структура катализатора и процессы переноса в гетерогенном катализе. Новосибирск, 1970, с. 83. [c.195]

Монтарнел P. — В кн. Пористая структура катализаторов и процессы переноса в гетерогенном катализе. Новосибирск, Изд-во АН СССР, 1970, с. 106—118. [c.294]

В некоторых парофазных процессах каталитическим путем можно проводить реакции, для которых в жидкой фазе кислота служит реагентом, а не катализатором. Это является следствием самореге-нерации твердой кислой поверхности в условиях высокотемпературного гетерогенного процесса, что невозможно в жидкофазных реакциях. Примерами такого рода переходов от жйдкофазныг [c.37]

Как уже указывалось, процессы массопередачи и химической реакции не являются полностью независимыми. Поэтому в случае неравнодоступной поверхности нельзя вычислять макроскопическую скорость гетерогенного процесса, просто приравнивая величину q [см. уравнение (111.12)] к скорости реакции на активной поверхности. Так как локальная скорость массопередачи к различным участкам поверхности неодинакова, при этом возникает тем большая ошибка, чем больше перепад концентрации реагента вдоль активной поверхности. К счастью, в наиболее важном для технологии случае.— в случае процессов, протекающих в зернистом слое катализатора, поверхность твердых частиц можно, по-видимому, с достаточной степенью точности считать равнодоступной в диффузионном отношении. Эксперименты по определению р в зернистом слое [16] показывают, что локальные значения изменяются вдоль поверхности довольно нерегулярно, оставаясь, однако,,величинами одного порядка. Исключение составляют небольшие участки близ точек соприкосновения твердых частиц, практически не участвующие в процессе из-за очень медленного подвода к ним реагентов. Приближение равнодоступной поверхности [1 ] приводит к единственному практически приемлемому методу расчета процессов в зернистом слое, и мы будем в дальнейшем широко им пользоваться. [c.105]

Рассматривая действие поверхности как результат химического взаимодействия активируемого вещества с катализатором, легко видеть, что рождение радикала на поверхности должно быть термодинамически более выгодным по сравнению с простой диссоциацией молекулы иа радикалы. Действительно, представляя процесс гетерогенно-каталитпч( Ского образования радикала уравнением КК К = К -+- К К (К — катализатор, К К — продукт хемосорбции радикала К ), мы видим, что ваталитический процесс дает выигрыш энергии (равный количеству энергии, выделяющейся при образовании экзотермического соединения К К) по сравнению с процессом КК = К К. Возможность гетерогенного процесса нсшосредственно вытекает из существования обратного ему процесса обрыва цепей на стенке Сем., папример, [17, 292, 481, 482]). [c.206]

Изомеризация происходит иод влиянием катализаторов кислот-но о типа. Среди них наиболее активен хлористый алюминий, способный вызывать реакцию в жидкой фазе уже при 50 °С. В при-су ствии гетерогенного алюмосиликатного катализатора требуется более высокая температура (400—500 °С), и процесс проводят в -азовой фазе. В последнее время получили распространение и цеолитные катализаторы. В любом случае реакция протекает че-ре 1 промежуточное образование о-комплексов, образующихся из арзматического соединения и протона, генерируемого катализатором. Дальнейший процесс состоит в образовании я-комилекса и миграции метильной группы к соседнему углеродному атому с последующей отдачей протона [c.72]

Наконец, важнейшую роль играет и сам катализатор, способ его приготовления и т, д. Добавление различных модификаторов нли применение смесей оксидов и солей способно сильно изменять активность и селективность контакта. Так, некоторые каталитические яды (галогены, селен), дезактивируя серебряный катализатор окисления этилена, существенно повышают его селективность. Оксиды молибдена и висмута, в индивидуальном виде вызывающие полное сгорание олефинов, в форме молибдата висмута (В120з МоОз = 1 2) являются селективными катализаторами гетерогенного окисления пропилена. Большое влияние оказывают носитель, размер зерен катализатора, его пористость и т. д. Ввиду возможности последовательного окисления целевого вещества и высокой скорости самой химической реакции на поверхности катализатора переход процесса во внутридиффузиоиную область весьма нежелателен, поэтому используют катализаторы с небольши.ми зернами и сравнительно крупными порами. [c.416]

Рие. 4.3. Влияние продолжительности использования каталиэ гора т в случае гетерогенного процесса, протекающего без отравления катализатора иа выход продуктов g, % (в) на скорость их образования в единицу времени (ff) г - газ б - бензин л.г - легкий газойль [c.95]

Рис. 4.4. Влияние продолжительности использования катализитора, глубины превращении, кратности циркуляции катализатора, селективности бензин /кокс, бензин/ газ в случае гетерогенного процесса, протеказзщего с отравлением катализатора на выход продуктов , X ( ) на скорость их образования в единицу времени т (б) г - газ б - бензин

Теоретическое рассмотрение кинетики гетерогенных процессов показало, что скорость реакции может контролироваться образованием заряженного активированного комплекса [22]. В этих случаях заряжение поверхности катализаторов под действием каких-либо факторов, например хемосорбции, должно оказывать существенное влияние на протекание реакции. Так, исследование [23] заряжения поверхности некоторых окисных катализаторов (ЗпОг—ЗЬгОб ЗпОа) при адсорбции смесей пропилена и кислорода показало различие во взаимном влиянии реагентов. Взаимное [c.29]

Катализаторы окисления ароматических углеводородов. Среди гетерогенных процессов окисления ароматических углеводородов в кислородсодержащие продукты наибольшее распространение получили парофазные процессы синтеза малеинового ангидрида из бензола и фталевого ангидрида из нафталина и о-кси-лэла. В качестве основного компонента катализаторов служат соединения ванадия [461. [c.416]

При условии интенсивного перемешивания, турбулентности потоков и умеренной температуре реакции гидрирования на гетерогенном катализаторе, как правило, протекают в кинетической области. В общем случае кинетика описывается уравнением Лангмюра—Хиншельвуда для случая, когда лимитирующей стадией является химическая реакция на поверхности катализатора. Поскольку процессы гидрирования обычно осуществляются при больпюм избытке водорода, обратной реакцией можно пренебречь. Продукты реакции имеют значительно меньший адсорбционный коэ ициеят, чем сырье (А), поэтому обычно не учитываются в кинетическом уравнении. [c.11]

Циклические или циркуляционные схелы(рис. 12.6) предусматривают многократное возвращение в один и тот же аппарат всех реагирующих веществ или одной из фаз (в гетерогенных процессах) после отделения от реакционной смеси целевого продукта до достижения заданной степени превращения сырья. Циркуляционные схемы используют в производствах, в основе которых лежат обратимые процессы, то есть в которых при существующем режиме и значениях параметров (температура, давление, катализатор) по условиям равновесия не может быть достигнута за один проход через аппарат достаточно высокая степень превращения сырья (например, производство аммиака, метанола др.). [c.145]

Бесков B. ., Малиновская O.A. Устойчивость и чувствительность процессов на пористоы зерне катализатора. - В кн. Пористая структура катализаторов и процессы переноса в гетерогенном катализе. Новосибирск Наука, 1970. [c.304]

По данным того же автора и Н. А. Киселевой [42], катализатор выполняет свои функции и создает условия, определяющие направление и скорость реакции в течение индукционного периода окисления. Изучая причину изменения цвета окисляемого керосина в присутствии нафтената марганца, переходящего от коричневого к фиолетовому и далее к соломенно-желтому, авторы при помощи электронного микроскопа наблюдали разрушение коллоидных частиц катализатора с образованием кристаллов, максимальное количество которых образуется в момент перехода окраски раствора в соломенно-желтый цвет. Таким образом, квазигетеро-генный катализатор становится явно гетерогенным. Период первичного состояния катализатора соврадает с периодом индукции. Участие катализатора окисления распространяется лишь на короткий промежуток реакции. Поэтому, как указывают авторы, представление о катализаторе в процессе окисления как о системе, постоянно находящейся в зоне реакции окисления, можно считать устаревшим. Катализатор ускоряет лишь образование первичных радикалов, являющихся инициаторами цепного процесса окисления. [c.290]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология