Площадь поверхности катализаторов определение

Так как при ведении гетерогенных процессов чрезвычайно важны такие характеристики, как доступность и площадь поверхности катализаторов (см. гл. 2), то определения их представлены широким спектром методов исследования. Это измерение суммарной площади поверхности контактной массы, поверхности нанесенного металла и объема пор по адсорбции газов определение распределения пор по размерам методом ртутной порометрии и др. [c.234]

Доля работающей поверхности зависит от удельной активности,, пористой структуры, размера зерен катализатора, температуры, состава реакционной среды и других факторов, определяющих скорость реакции. Площадь работающей поверхности катализатора определить трудно. Но даже при этих условиях использование удельной активности как специфической характеристики катализаторов заданного химического состава представляет большое значение для теории катализа. Если единственным фактором, определяющим величину удельной активности, является химический состав катализатора, то тем самым устанавливается определенная зависимость каталитической активности от положения элементов в периодической системе Д. И. Менделеева. [c.140]

Как правило, чем больше удельная площадь поверхности катализатора, тем большее число активных центров он имеет на поверхности, тем большей активностью он обладает как катапизатор. Хотя свежий катализатор имеет большой избыток активных центров по сравнению с тем, что необходимо дл я обеспечения определенного выхода продукта, любая значительная потеря числа активных центров вызывает потерю эффективности катал изатора. [c.154]

Схема установки для определения площади поверхности катализатора [c.430]

При использовании уравнения Аррениуса для экспериментального определения энергии активации реакции величины f o и Е принимаются независимыми от температуры. Однако величина предэкспоненциального множителя может весьма существенно меняться с температурой. Для гетерогенного катализа, в частности, это связано с возможностью изменения площади работающей поверхности катализатора с температурой. Можно выделить и такие реакции, когда наблюдаемое изменение скорости реакции целиком определяется ростом величины feo при повышении температуры. Для подобных процессов очевидна явная неприменимость уравнения Аррениуса для определения энергии активации из значений общей скорости реакций. Интерес представляет разработка новых методов определения энергии активации каталитических процессов. [c.23]

Работа 3. Построение изотермы адсорбции бензола и определение удельной площади поверхности катализаторов методом проявительной хроматографии [c.433]

Низкие теплоты физической адсорбции определяют малую реакционную способность физически адсорбированных молекул. Этот тип адсорбции поэтому не может иметь непосредственного значения для поверхностного катализа. Однако физически адсорбированные молекулы, ориентированные на поверхности, могут являться своеобразным резервуаром для пополнения хемосорбции или могут участвовать в цепных процессах при наличии на поверхности радикалов. Не менее важна роль физической адсорбции при определении структуры катализаторов (площадь поверхности, пористость, влияние генезиса и т. п.). [c.36]

Определение удельной площади поверхности катализаторов [c.176]

Метод БЭТ не пригоден для раздельного определения площадей поверхностей катализаторов на носителях. В этом случае предпочтительнее применение методов, основанных на использовании высокотемпературной хемо-сорбции (0°С и выще) таких газов, как водород, окись углерода, кислород. Для определения количества адсорбированного вещества используются объемные адсорбционные или хроматографические методы. [c.177]

Рис, 5.7 Установка для определения площади поверхности катализатора хроматографическим методом [c.248]

Установка для определения площади поверхности катализатора хроматографическим методом (рис. 5.7) состоит из системы [c.248]

При образовании вторичных продуктов, которые уменьшают активность катализатора, степень превращения от пробы к пробе постепенно уменьшается. Экстраполируя получаемую зависимость активности катализатора от номера пробы к нулевой пробе, можно получить значение действительной начальной активности данного катализатора. Можно показать, что в определенных случаях импульсный метод дает то же значение степени превращения, что и метод с непрерывным вводом реагентов при том же среднем количестве вводимых реагентов. Используя полученные данные, по уравнению Аррениуса можно вычислить значения кажущихся энергий активации при условии, что не происходит дезактивация катализатора. Если кривая зависимости степени превращения от площади поверхности катализатора не проходит через начало координат, то это свидетельствует о протекании вторичных процессов. Автоматическое дозирующее устройство можно применять и для взятия проб продуктов реакции, если присоединить его к выходу реактора непрерывного действия. [c.42]

Скорости гетерогенных и гетерогенно-каталитических реакций пропорциональны площади поверхности раздела фаз. Поэтому удельная площадь поверхности катализаторов и сорбентов является их важнейшей характеристикой. Существуют методы определения адсорбции статический и динамический. [c.429]

Каталитическую активность гетерогенного катализатора характеризуют константы скорости реакции, отнесенной к одному квадратному метру поверхности раздела фаз реагентов и катализатора, или скорость реакции при определенных концентрациях реагирующих веществ, отнесенная к единице площади поверхности. [c.297]

Каталитическую активность гетерогенного катализатора характеризуют константой скорости реакции, отнесенной к одному квадратному метру поверхности раздела фаз реагентов и катализатора, или скоростью реакции при определенных концентрациях реагирующих веществ, отнесенной к единице площади поверхности. Промышленные катализаторы применяют в форме цилиндров или гранул диаметром несколько миллиметров. Гранулы катализатора должны обладать высокой механической прочностью, большой пористостью и высокими значениями удельной поверхности. Большую группу катализаторов получают нанесением активного агента, например платины, палладия, на пористый носитель (трегер) с высокоразвитой поверхностью. В качестве носителей применяют активированный уголь, кизельгур, силикагель, алюмогель, оксид хрома (П1 и другие пористые материалы. Носитель пропитывают растворами солей металлов, например Pt, Ni, Pd, высушивают и обрабатывают водородом при 250—500° С. При этом металл восстанавливается и в виде коллоидных частиц [л = (2 -f- 10) 10 м1 осаждается на поверхности и в порах носителя. Можно провести синтез катализатора непосредственно на поверхности носителя, пропитав носитель растворами реагентов, с последующей термической обработкой. Так получают катализаторы с металлфталоцианинами, нанесенными на сажу, графит и другие носители. Широко применяются металлические сплавные катализаторы Ренея. Их получают из сплавов Ni, Со, u, Fe и других металлов с алюминием в соотношениях 1 1. Сплав металла с алюминием, измельченный до частиц размером от 10" до 10" м, обрабатывают раствором щелочи, алюминий растворяется, остающийся металлический скелет обладает достаточной механической прочностью. Удельная поверхность скелетных катализаторов превышает 100 м г" . Такие катализаторы применяются в процессах гидрирования, восстановления и дегидрирования в жидкофазных гете рогенно каталитических процессах. [c.635]

При гидрировании бензола на никелевых катализаторах, площади поверхности которых различались на два порядка, а степень дисперсности менялась от 28-10 до 30-10 —35-10 см, удельная активность для всех образцов, определенная при 100° С, практически постоянна и изменялась в 1,4 раза. [c.141]

Метод приготовления катализаторов оказывает существенное влияние на их активность, так как от метода приготовления зависят размер площади работающей поверхности, степень ее чистоты и глубина взаимодействия между компонентами катализатора. Применение метода ЭПР показало, что в качестве активного центра может выступать катион с определенным зарядом. Таким образом, активна лишь часть площади поверхности (иногда до 40—50%) и активные участки отличаются от остальной части поверхности химическим составом или зарядом. Для работающего в стационарном режиме катализатора число активных участков зависит только от химического состава и природы реакции. Следовательно, произошло сближение взглядов на природу активной поверхности. [c.141]

Опыты показали что каталитическая активность адсорбци онных катализаторов с увеличением числа атомов катализатора находящихся на поверхности носителя, обычно возрастает лишь до некоторого предела, а затем снова уменьшается Образова ние максимума на кривой активности с ростом степени заполне ния поверхности атомами катализатора (отношение площади занятой поверхности ко всей поверхности катализатора) теория объяснила изменением числа ансамблей, состоящих для каждой реакции из строго определенного числа атомов [c.359]

Площадь поверхности нанесенных компонентов необходимо знать для правильной оценки или выбора катализатора и способа его приготовления. Для этой цели наиболее широко используют хемосорбционный, электронно-микроскопический и рентгеновский методы. При хемосорбционном определении поверхности выбирают такие газы, которые адсорбируются только активными компонентами и не могут адсорбироваться носителем. [c.647]

Серебро входит в состав ряда катализаторов на носителях для окислительных процессов, и поэтому возникает необходимость определения поверхности металла на носителе. Исследования хемосорбции кислорода на серебре и влияния загрязнений на его хемосорбцию показало, что кислород постепенно внедряется в поверхностные слои металла, и поэтому оценку площади поверхности серебра этим методом следует проводить очень осторожно [22, 23]. [c.294]

Теперь стало ясным, что применение хемосорбции кислорода для определения площади поверхности металлического компонента в металлических катализаторах, нанесенных на подложку, или окисного компонента в смешанном окисном катализаторе пока еще находится в зачаточном состоянии. Вероятно, этот метод получит дальнейшее развитие, как только будут накоплены подробные сведения об адсорбционных свойствах различных компонентов смешанных катализаторов, но, вероятно, всегда будет возникать вопрос о правильности интерпретации полученных данных. [c.296]

Метод, разработанный Грубером [88], основан на специфической необратимой адсорбции окнси углерода на поверхности металлов при комнатной температуре. Поверхность образца металла вначале освобождалась от хемосорбированной окиси нагреванием при 500° в токе водорода в течение 2 нас, после этого образец охлаждался до 25° в токе гелия и в поток гелия вводили импульс окиси углерода. Смесь газов дважды проходила через катарометр до и после слоя образца. На ленте самописца вычерчивались два пика площади под пиками соответствовали количеству СО до и после адсорбции. Из разности площадей двух пиков вычислялось количество адсорбированной СО. Грубер изучил влияние температуры, размера частиц, скорости потока и количества введенной СО на результаты исследования платиновых катализаторов, в которых площадь поверхности металла на поверхности окиси алюминия составляла 1% всей площади поверхности. Экспериментальная ошибка в определении поглощения СО составляла 5%. [c.386]

В данной работе следует построить изотермы адсорбции толуола и определить удельную площадь поверхности катализатора статическим методом. Для определения удельной площади поверхности катализатора используют весы Мак-Бэна. Газ приводится в соприкосновение с адсорбентом и после установления равновесия отмечают показания манометра и количество адсорбированного газа при данном давлении на весах Мак-Бэна. Проведя такие измерения при различных давлениях, вычерчивают изотерму адсорбции. По изотерме адсорбции и поверхности, занимаемой адсорбированной молекулой вещества, определяют удельную площадь поверхности адсорбента. [c.429]

Доступность поверхности катализатора для реагирующих газов играет важную роль при выборе твердого вещества, которое должно служить активным катализатором для гетерогенных газовых реакций. Чем больше для каждого данного катализатора величина новерхности, доступной для реагирующего газа, тем выше степень превращения этого газа в конечные продукты. Немногие катализаторы обладают поверхностями, характеризующимися энергетической однородностью в том смысле, что все адсорбционные центры являются равноценными и что каждая молекула адсорбата обменивается с адсорбционным центром одним и тем же количеством энергии. Если такой катализатор и может быть приготовлен, то его активность должна быть пропорциональна площади поверхности, соприкасающейся с адсорбируемым газом. Однако, как уже говорилось в главе 2, катализаторы а priori характеризуются некоторой неоднородностью новерхности и, кроме того, эта неоднородность индуцируется взаимодействием между адсорбированными частицами. Независимо от причины появления такой неоднородности результатом ее является то, что некоторые участки новерхности катализатора оказываются более активными, чем другие. В таком случае активность катализатора уже не будет просто пропорциональна величине поверхности а скорее, должна зависеть от характера распределения активности но доступной поверхности. Однако, несмотря на существование энергетически неоднородных поверхностей, имеется множество катализаторов, характеризующихся пропорциональностью между активностью и величиной поверхности, причем на долю какой-либо неоднородности приходится лишь небольшая часть всей химически активной поверхности. Одним из самых первых приложений измерений величины новерхности было предсказание отравления катализаторов. Е1сли при длительном исиользовании катализатора его активность снижается быстрее, чем величина новерхности, то можно иред-нолагать, что происходит отравление этого катализатора, а если уменьшение площади поверхности катализатора сопровождается соответственным снижением активности, то это указывает на термическую дезактивацию катализатора. Другим приложением определения величины поверхности является метод оценки эффективности носителей и промоторов. Носитель или промотор может либо увеличивать площадь поверхности, доступной для адсорбции и протекания реакции, либо повышать каталитическую активность в расчете на единицу площади поверхности. Следовательно, зная величину новерхности, можно предвидеть поведение катализатора и определить роль его поверхности в гетерогенных газофазных реакциях. Следует, однако, подчеркнуть, что часто химической активностью обладает лишь небольшая доля поверхности, определяемой с помощью физических методов. [c.160]

Площади поверхности, объем пор и электронные микрофотографии. Довольно наглядную картину геометрии частиц кизельгура можно получить при изучении площади поверхности [56, 61], объема пор [60] и электро-номикрофотограмм. Методы определения этих свойств уже рассматривались в гл. II. Эти данные имеют большое значение, ибо структура пор и плотность катализаторов зависят, по крайней мере до некоторой степени, от свойств кизельгура, используемого в качестве носителя. Площади поверхности кизельгуров, определенные по изотермам адсорбции азота при —195°, колеблются от 15 до 37 м /г для природных веществ, в то время как прокаленные и подвергнутые термощелочной обработке образцы имеют площади от 2 до 6 м /г. [c.138]

Наблюдаемая активность катализаторов зависит от изменения их структуры сложным образом, так как при этом одновременно изменяется как величина удельной поверхности, так и пористая структура. Многие промышленные каталитические процессы протекают во внутрепнедиффузионной и переходной областях. От пористой структуры катализатора зависит доступность поверхности для реагирующих молекул. В определенных случаях ул1еньшеиие величины удельной поверхности катализатора в хгачальном периоде перекрывается возрастанием степени использования поверхности, и ухменьшение диффузионного тормо кения приводит к повышению наблюдаемой активности [102]. В этом заключается главным образом смысл разработки ряда катализаторов. Дальнейшее сокращение площади поверхности катализатора после разработки уменьшает диффузионное торможение незначительно и приводит к снижению наблюдаемой активности при постоянной избирательности. То же самое происходит, если каталитический процесс протекает в кинетической области. [c.30]

После формования оксида алюминия его гранулы прокаливают для удаления влаги и повышения прочности. Большинство производителей катализатора отмечают, что используемый в качестве 1 0сителя оксид алюминия должен обладать определенными физическими свойствами. Среди наиболее важных характеристик— площадь поверхности и объем пор. Прокаленные носители из оксида алюминия, как правило, имеют удельную поверхность 200—400 м /г. Поверхность пор должна составлять определенную часть от общей поверхности, что обеспечивает их доступность для молекул газообразных реагентов. По-видимому, наибольшее значение имеют поры диаметром 8—60 нм [22]. Носитель катализатора должен быть очень устойчив к истиранию, чтобы полученный катализатор выдержал операции пропитки, сушки, транспортировки, загрузки в трубки реактора и условия реакции. Размер гранул катализатора также весьма важен, так как влияет на насыпную плотность катализатора в трубках реактора, а следовательно, на активность, приходящуюся на единицу объема реактора. Носитель катализатора контролируют по его физическим свойствам и обычно анализируют на содержание ряда примесей, в частности железа, промотирующего образование побочных продуктов, оксида кремния и серы. [c.272]

Программа расчета трубчатого реактора обозначена RTK22. Она предназначена для расчета противоточного реактора (типа TVA) и может быть использована, как упоминалось ранее, и для проектирования и при расчете режима. По существу, это программа прямого расчета режима с внешней процедурой оптимизации. Исходные данные включают скорость и состав входного газа, давление синтеза, скорость прямого байпаса (если таковой имеется) или подвода тепла к синтез-газу, температуру входа, и фактор охлаждения слоя , который представляет площадь поверхности охлаждающих труб на единицу объема катализатора, умноженную на соответствующий коэффициент теплопередачи. Данные должны также включать одно из условий окончания расчета — или объем катализатора, или выходную концентрацию, которая может быть выражена в тоннах аммиака в день. Так как все условия на входе в слой определены, то можно выполнить интегрирование уравнений кинетики реакции, теплового баланса и теплопередачи до достижения любого из заданных условий на выходе. Именно это гибкое условие окончания позволяет использовать программу как для проектного расчета, так и при определении режима реактора. [c.192]

Адсорбция газов и паров обусловливает и сопровождает многие промышленные и природные процессы. Так, адсорбция компонен тов является важнейшей стадией любой гетерогенной реакции, например, в системе газ — твердое тело, так как твердая фаза может обмениваться веществом только с адсорбированным слоем. Ог ромную роль адсорбция играет в гетерогенном катализе, когда на поверхности катализатора происходит концентрирование компонентов, определенное ориентирование их молекул, соответствующая поляризация или вообще переход в наиболее активное состояние, форму, что способствует ускорению превращения вещества. Питание растений диоксидом углерода из воздуха связано q предварительной и обязательной стадией адсорбции газа на листьях. Дыхание животных и человека, заключающееся в поглоще НИИ из воздуха кислорода и выделении диоксида углерода и водяных паров, протекает также благодаря предварительной адсорбции кислорода на поверхности легких. Общая площадь поверхности легочных альвеол у человека составляет в среднем 90 м . У одноклеточных и некоторых многоклеточных животных, например у плоских червей, дыхание осуществляется всей поверхностью тела. [c.146]

Степень дисперсности эмульсии при прочих равных условиях обусловливает относительную скорость контак та углеводородов с катализатором. Дисперсность определяется удельной поверхностью раздела фаз кислоты и углеводородов и представляет собой суммарную поверхность всех капелек (глобул), составляющих дисперсную фазу эмульсии. Для определения площади поверхности образовавшуюся в реакторе эмульсию отбирают в стеклянный пробоотборник с плоскопар аллельными стенка>4и и фатографируют, увеличивая под микроскопом. [c.9]

Для определения удельной площади поверхности однокомпонентных катализаторов наиболее широко используется низкотемпературная полимолекулярная физическая адсорбция, теория которой развита Брюнауэром— Эмметом — Теллером (метод БЭТ). [c.176]

В предыдущих главах было показано, как физическая адсорб ция может быть использована для определения удельной поверх ности твердых тел. Речь идет о площади поверхности, доступно молекулам адсорбата. Эта площадь состоит как из площади внешней поверхности, так и из площади поверхности тех пор в которые могут проникать молекулы адсорбируемых веществ В отличие от физической адсорбции хемосорбцию можно исполь зовать для оценки площади той части поверхности, которая об ладает некоторыми особыми свойствами например, хемосорб цию можно применить для оценки площади поверхности металла нанесенного на инертную подложку катализатора, или для оцен ки количества и активности кислотных центров на поверхности окиси алюминия. [c.284]

Благодаря тому, что при хемосорбции водорода один атом этого газа прикрепляется к одному атому поверхности металла, адсорбция водорода может служить методом определения поверхности металлических катализаторов, осажденных на инертном носителе, практически не адсорбирующем водород. Этот метод Спенадел и Будар [11] применяли, например, для оценки площади поверхности платиновой черни, нанесенной на окись алюминия. Они измерили адсорбцию водорода при 250° и получили (с учетом диссоциации водорода) изотермы ленгмюров-ского вида. Они нашли, что при давлении 240 мм рт. ст. достигается предельная адсорбция (насыщение), равная [c.291]

Поэтому метод определения удельной поверхности окислов по данным хемосорбции кислорода пока еще только разрабатывается. Особое внимание следует уделить интерпретации полученных результатов, если действительно существуют необходимые основные сведения для этих целей. Тем не менее этим методом удалось вычислить удельную поверхность окиси хрома в алюмохромовых катализаторах [27]. Образец сначала восстановили водородом, откачали при 500° и определили величину адсорбции кислорода при —195°. А после откачки образца при —78° вновь была определена изотерма адсорбции кислорода. Обе изотермы практически параллельны, и хемосорбированное количество рассчитывалось по разнице в величинах адсорбции при одних и тех же давлениях. Удельная поверхность окиси хрома была вычислена на основании предположения, что кислород должен хемосорбироваться на недеформированной грани (001) а-окиси хрома. Для катализаторов с небольшим содержанием окиси хрома (приблизительно до 1%) вычисленная таким образом площадь поверхности окиси хрома оказалась равной значению, рассчитанному из допущения, что окись хрома покрывает окись алюминия в виде монослоя с параметрами, характерными для недеформированной грани (001) а-окиси хрома (табл. 56). Для катализаторов с большим содержанием окиси хрома площадь поверхности, вычисленная по величинам хемосорбции кислорода, оказалась меньше площади, занимаемой монослоем окиси хрома. В результате был сделан вывод, что в этих случаях окись хрома скапливается в виде микрокристалликов. [c.295]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология