Трубки для каталитических реакций

Широко обсуждалась задача о потоке в полой трубке, на боковой поверхности которой изотермически протекает каталитическая реакция первого порядка. Соответствующее уравнение имеет вид [c.246]

В 1778 г. Ж- Пристли открыл первую гетерогенно-каталитическую реакцию дегидратации. При пропускании паров этилового спирта через нагретый глиняный чубук курительной трубки он установил образование горючего воздуха и воды, т. е. он впервые наблюдал реакцию разложения спирта на этилен и воду [c.13]

В. Оствальд считал, что катализатор является смазкой , уничтожающей химическое трение (сопротивление) реагирующей системы, будучи совершенно пассивным и инертным. Эти идеалистические представления сейчас опровергнуты. Катализаторы, которые в результате реакции не изменяются химически, часто изменяются физически в результате набухания, диспергирования и других изменений. Довольно часто катализаторы теряют в весе, образуют налеты на трубках или реакторах, что является прямым доказательством активного участия их в каталитических реакциях. Внимательный анализ каталитических реакций заставил ученых, еще в середине XIX в., признать, что катализаторы являются действенными компонентами проводимых ими реакций, облегчая протекание [c.23]

Обычно гетерогенно-каталитические реакции осуществляют одно-или многократным пропусканием (циркуляцией) реагирующих газов или парообразных веществ через слой неподвижно расположенного в трубке или реакторе катализатора. Однако в некоторых случаях применяют мелкораспыленные катализаторы, суспендированные в масле или в самих жидких реагентах. Гидрогенизация жидких масел в твердые жиры (гидрирование жиров) осуществляется пропусканием водорода через нагретое масло со взвешенным в нем никелевым катализатором. Аналогично первая фаза деструктивного гидрирования тяжелых нефтяных остатков (асфальтов, смол и т. д.) проводится под давлением в присутствии плавающего катализатора (стр. 421). Синтез углеводородов из СО и На пытались осуществлять. [c.58]

Поскольку каталитические реакции обычно связаны с выделением или поглощением теплоты и оптимальный режим требует определенного изменения соотношения между температурой и составом реакционной смеси, катализатор располагается либо отдельными слоями, между которыми размещается теплообменная аппаратура, смесительные и распределительные устройства, либо. 3 трубках, число которых достигает десятков тысяч штук, либо другим каким-нибудь способом. Все это приводит к весьма сложным малонадежным и дорогим конструкциям. Так, на долю катализатора в современном реакторе для производства 1000 т/сут серной кислоты приходится всего 5—8% от объема аппарата реактор содержит пять слоев катализатора, имеет теплообменную аппаратуру из высококачественных сталей с поверхностью 20—35 тыс. м , а масса металла равна 1300 т. Таким образом, развитие традиционных методов реализации каталитических процессов и соответст- [c.258]

Каталитическая трубка 13, которая в зависимости от температуры проводимой каталитической реакции изготовляется из кварцевого, молибденового илн простого стекла. Предварительно в среднюю часть трубки помещается катализатор в виде мелких кусочков. Положение его фиксируется с обоих концов тампонами из стеклянной ваты. Катализатор насылается так, чтобы над ним оставалось небольшое свободное пространство. Относительно печи трубка должна располагаться таким образом, чтобы слой катализатора находился в середине обогреваемого участка печи. Трубка с катализатором закрепляется в трубе печи асбестовыми тампонами. [c.53]

Фарфор не пропускает газов даже при нагревании. Только водород при температуре выше 800° может диффундировать через фарфор, не покрытый глазурью. Благодаря этому свойству фарфор можно использовать в качестве материала для изготовления трубок, применяемых при проведении каталитических реакций. Такие трубки выдерживают температуру до 1300°. [c.31]

Значительного разнообразия в лабораторном оформлении этих процессов нет в большинстве установок газообразное вещество реагирует, проходя через трубку, обогреваемую электропечью до температуры реакции. В случае каталитической реакции трубка заполнена катализатором, в случае пиролиза — трубка полая. [c.162]

Дифференциальный метод используется главным образом для исследований кинетики каталитических реакций. При этом слой катализатора в трубке (рис. 18, а) выбирается настолько тонким, чтобы изменение концентрации реагента вдоль такого слоя было невелико, следовательно, [c.83]

Трубчатые реакторы — для проведения экзотермических гетерогенно-каталитических реакций со значительным тепловым эффектом. Теплоотвод осуществляется из зоны реакции. Катализатор находится в трубках. Теплоносителями служат газы, расплавленные металлы и соли, высококипящие органические теплоносители. Схемы таких реакторов варьируют в зависимости от методов отвода тепла. [c.184]

В трубчатых контактных аппаратах теплообмен происходит непрерывно и одновременно с каталитической реакцией. Аппараты с катализатором в трубах используются и для эндотермических и для экзотермических реакций. В первом случае в межтрубное пространство аппарата подаются горячие топочные газы, омывающие трубы с катализатором. Иногда такие аппараты устроены по типу трубчатого теплообменника, заключенного в обмуровку, в трубках которого находится катализатор (рис. 55), а иногда, — как печь, по окружности которой расположены трубки с катализатором, а в [c.187]

Превращение ксиленола является чисто каталитической реакцией, так как при пропускании 1, 3, 5-ксиленола через кварцевую трубку, наполненную фарфором и стеклом при 400°С, и времени контактирования большем, чем при работе с катализатором (178 сек.), почти количественно был выделен неизмененный 1, 3, 5-ксиленол. [c.297]

Печи. При осуществлении высокотемпературных каталитических реакций необходимо обеспечить постоянство температуры в зоне реакции. Для этой цели могут служить металлические блочные печи (см. стр. 617—623 в книге [45]). Печь такого типа, изображенная на рис. 16, состоит из блока, изготовленного из алюминиевой бронзы (90% Си и 10% А1), она соответствующим образом изолирована и снабжена электрическим нагревателем. Использование блока из алюминиевой бронзы при непрерывной работе позволяет поддерживать температур печи до 700°, а при периодическом использовании до 800°. При высоте печи 16 см вдоль всей длины каталитической трубки, за исключением верхнего и нижнего участков, обеспечивается зона постоянной температуры. Диаметр каталитической трубки должен быть лишь немного меньше диаметра отверстия в блоке. Кольцевое пространство между трубкой и печью должно быть надежно уплотнено асбестовым шнуром с тем, чтобы избежать потерь тепла за счет естественной тяги, нарушающей распределение температуры по высоте. [c.28]

Рогинским, Яновским и др. [355, 356] разработан комплексный метод исследования кинетики каталитических реакций, связанный с проведением реакций в хроматографическом режиме. Сущность этого варианта заключается в том, что в трубке, заполненной катализатором, и в потоке газа-носителя одновременно происходят и химическая реакция, и разделение компонентов. Для описания этого процесса в правую часть дифференциального уравнения (1.65) в простейшем случае следует добавить слагаемое (где йр — константа скорости реак- [c.293]

Рогинским, Яновским и др. [44] разработан комплексный метод /исследования кинетики каталитических реакций, связанный с проведением реакций в хроматографическом режиме. Сущность этого варианта заключается в "том., что в трубке, заполненной катализатором, в потоке газа-носителя одновременно происходит и химическая реакция, и разделение компонентов. Для описания этого процесса в правую часть дифференциального уравнения (1,65) в простейшем случае следует добавить слагаемое х рс (где kp — константа скорости реакции), если реакция происходит в газовой фазе, или (1 — к) kpd, если она происходит на поверхности твердого катализатора или в жидкой фазе. Результаты процесса, зафиксированные на хроматограмме, позволяют с учетом модифицированного уравнения (1,65) определить константы скоростей гетерогенных реакций различных порядков. [c.316]

При сорбционном концентрировании стирола в трубке с активным углем существует потенциальная опасность изменения первоначальной концентрации этого токсичного вещества в результате каталитических реакций [57]. В процессе термодесорбции сконцентрированных на активном угле легких [c.16]

В 1782 г. Шееле обнаружил каталитическое влияние минеральных кислот на скорость этерификации органических кислот спиртами. Приблизительно в это же время Пристли открыл первую гетерогенно-каталитическую реакцию дегидратации этилового спирта при пропускании его паров через нагретый глиняный чубук курительной трубки [c.180]

Оказалось, что при температурах, при которых катализаторы проявляют активность, и (при более высоких, эмиссия с их поверхности состоит главным образом не из электронов а из положительных ионов. Однако при значительно более высоких температурах, чем обычные для каталитических реакций, получались уже измеримые электронные токи. Исследованные катализаторы состояли из плавленого и искусственного магнетита, к которому добавлялось около 1% окиси алюминия и 1% окиси щелочного или щелочноземельного металла. При употреблении этих смесей в качестве анодов в вакуумной трубке и нагревании их до температуры темнокрасного каления они начинали испускать положительные ионы, причем восстановленные смеси давали значительно большее количество положительных ионов, чем невосстановленные. [c.68]

Существуют конструкции автоклавов с мешалками без сальниковых уплотнений вращающегося вала, в которых электромотор помещен в зону высокого давления. Магнитный поток статора коротко-замкнутого асинхронного мотора, расположенного снаружи автоклава, вращает ротор, помещенный внутри корпуса из немагнитной хромо-никелевой стали. Такая конструкция автоклава позволяет работать при давлении до 400 ат, температуре 300—500 °С и числе оборотов пропеллерной мешалки до 3000. По этому принципу работают автоклавы системы Вишневского (рис. 14) объемом от 0,25 до 10 л. Пропеллер мешалки расположен в диффузоре (направляющей трубке), что благоприятно сказывается на циркуляции содержимого внутри автоклава, создает лучшие условия для перемешивания реагирующих веществ и позволяет вести процесс непрерывно. Каталитические реакции в автоклаве с такой мешалкой протекают с большой скоростью. Время реакции в них сокращается в несколько раз. [c.154]

В большинстве случаев в гетерогенных каталитических реакциях наряду с реагирующим веществом необходимо пропускать газ, являющийся либо участником реакции (водород), либо веществом, уносящим пары прореагировавшего вещества из сферы реакции (азот, воздух). Газ поступает из газометра через стеклянную трубочку с каучуковой пробкой, вставленной в торец каталитической трубки. [c.46]

Проектируется аппаратурное оформление сильно экзотермической каталитической реакции. Можно поместить неподвижный катализатор в трубки — поток будет близок к идеальному вытеснению. Но для обеспечения отвода тепла трубки придется делать узкими, и следовательно, при данном объеме катализатора их будет много. Промышленные реакторы этого типа содержат по нескольку тысяч трубок — это сложные и дорогие аппараты. [c.136]

Спекание катализаторов. Носители и промоторы. Катализатор, например никель или железо, полученный восстановлением водородом из оксидов или других соединений, первоначально обладает большой величиной поверхности, а поэтому и достаточно высокой активностью. Однако в ходе реакции, проводимой при высоких температурах, как, например, 300 — 500°, каталитическая активность металла падает в результате спекания или рекристаллизации мелких частиц в более крупные. Такой процесс может идти уже при самом восстановлении металла нз оксида. Для обеспечения малых размеров частиц катализатора и устранения возможности спекания во время проведения каталитической реакции применяются носители и промоторы, которыми служат обычно трудно восстанавливаемые оксиды других металлов. Примером катализатора на носителе может служить никель на у-оксиде алюминия, предложенный академиком И. Д. Зелинским для гидрирования органических соединений. Для приготовления этого катализатора раствор нитрата алюминия и нитрата никеля осаждают раствором гидроксида натрия, осадок смеси гидроксидов тщательно промывают от ионов нитрата и натрия, фильтруют, формуют в виде таблеток, которые сушат, а затем загружают в реакционную трубку, вставленную в трубчатую печь (рис. 93). Восстановление ведется током [c.292]

За последнее время все большее знач ение приобретают каталитические реакции. Окисление спиртов осуществляется путем пропускания паров спирта в смеси с воздухом над металлическими катализаторами (Си, 2п) при высокой температуре (450— 600°) при этом идет реакция дегидрирования — отнимается два атома водорода от группы углерода, при которой стоит гидроксил и образуется карбонильная группа. Выделяющиеся атомы водорода окисляются кислородом воздуха до воды. Примером такой реакции может служить получение формальдегида из метилового спирта, пропускаемого в смеси с воздухом над медным катализатором, помещенным в стеклянной тугоплавкой трубке [c.90]

Установка для проведения каталитических реакций проточным методом (рис. 22) состоит из электрической трубчатой печи 1, реактора 2, представляющего собой трубку из кварцевого стекла диаметром 10—20 мм и длиной, превы- [c.87]

В ряде случаев вместо металлических капилляров наиболее пригодны для капиллярных колонок стеклянные капилляры. При их использовании не возникает затруднений, обусловленных сильной адсорбцией стенками, как это часто имеет место в металлических трубках. Стеклянные капилляры являются химически довольно инертными, при температурах работы капиллярных колонок на них не происходит каталитических реакций. Прозрачность стенок стеклянных капилляров позволяет следить за равномерностью распределения неподвижных фаз. Еще одним преимуществом стеклянных капилляров является то, что их нетрудно приготовить непосредственно в лаборатории. [c.233]

Легко восстановимые окислы, например СиО, N 0, СоО и др., часто применяемые при катализе, под действием водорода легко восстанавливаются до металла с сильно развитой поверхностью. Активность катализатора, т. е. состояние его поверхности, зависит от условий восстановления, которые должны быть постояпны.ми и при повторных получениях контакта—неизменными. Обычно восстановление проводят в той же трубке или реакторе, где затем будет протекать каталитическая реакция. [c.52]

В трубчатых контактных аппаратах теплообмен происходит непрерывно и одновременно с каталитической реакцией. Катализ происходит при политермическом режиме тепловой эффект реакции частично компенсируется подводом или отводом теплоты. Аппараты с катализатором в трубах используются для эндотермических и экзотермических реакций. При проведении эндотермических реакций в межтрубное пространство аппарата подаются горячие топочные газы, омывающие трубы с катализатором. Иногда такие аппараты устроены по типу трубчатого теплообменника, заключенного в обмуровку, в трубках которого находится катализатор (рис, 109), а иногда, как пе ь, по окружности которой расположены трубки с катализатором, а в центре циркулируют топочные газы. Реагирующая газовая смесь проходит ка-тализаторные трубки противотоком теплоносителю, непрерывно нагреваясь до температуры реакции теплота отходящих топочных газов используется для подогрева реагентов и в котлах-утилизаторах. По такому принципу устроены контактные аппараты для дегидрирования бутана, каталитической конверсии метана (]-я стадия)и других процессов. При проведении экзотермических реакций в трубчатых аппаратах теплообмен производится между [c.242]

Примененный ами ранее метод исследования был есколько изменен и в новом оформлении мало отличался от обычных методов проведения каталитических реакций в. проточных условиях водород, кислород и н-бутан при нормальном давлении, в отдельных опытах, пропускались струей через обогреваемую кварцевую трубку с расположенными в ней электродами. На электроды накладывалась разность потенциалов в 120 или 75 в для создания условий направленного движения заряженных частиц, возникающих при ионизации газов и пароа органических веществ. [c.348]

Если активацию катализатора интерпретировать как некоторого рода структурные изменения элементов, каталитические поверхности которых являются лишь потенциально активными, то применим дрзггой, еще не опубликованный способ активации — бомбардировка электронами свежеприготовлен ных поверхностей. Бомбардировка поверхности катализатора потоком электронов, источником которых служит накаленная металлическая полоска или нить, покрытая тонким слоем окислов щелочноземельных металлов, может привести к активации. Когда ток высокого напряжения проходит через газы, находящиеся под низким давлением, от катода отделяются электроны. Электроны, полученные таким образом, способны проникать через тонкие листы металла и могут выходить из разрядной трубки через алюминиевое окно, подобно тому как это было в первых опытах Ленарда поэтому они могут быть непосредственно направлены в приемник, в котором либо приготовляется катализатор, либо ведется каталитическая реакция. Предполагается, что достигаемая в этом случае активация соответствует механическим ударам электронов о поверхность катализатора другими словами, соответственно гипотезе Писаржевского, это приводит не только к желаемой электронной конфигурации, но также и к более высокому энергетическому уровню, превращая катализатор в активную систему. от процесс может быть назван процессом импульсной активации С. Беркман). [c.304]

Каталитические реакторы. Для проведения каталитических реакций при атмосферном давлении и температурах пе выше 530° удобны реакторы из стекла пирекс. Для более высоких температур можно применять реакторы из кварца. Стекло пирекс и кварц удобны для изготовления реакторов, поскольку они не оказывают значительного каталитического воздействия на реакции, легко поддаются обработке и дают возможность визуального наблюдения за состояниел4 катализатора. Форма каталитической трубки может быть самой [c.31]

Способность насыщенного водородом палладия вести реакции восстановления известна более 100 лет [32]. Показано [33], что водород, извлекаемый из пленок палладия при температурах ниже комнатной, гидрирует низщие олефины быстрее, чем водород, поступающий из газовой фазы. Скорость гидрирования не лимитируется скоростью переноса водорода из объема пленки к ее поверхности [34]. После обработки водородом паллади-рованного угля некоторые органические соединения гидрируются на нем и в отсутствие газообразного водорода [35]. Все эти данные указывают на участие сорбированного катализатором. водорода в реакциях гидрирования. В результате изучения гидрирования этилена водородом, диффундирующим через палладиевую фольгу, был сделан вывод [36] о том, что в реакции участвуют как молекулы, так и атомы водорода. Однако на более общирном материале с использованием той же методики было показано [37], что механизм гидрирования этилена радикальный. Кинетические данные [38] о гидрировании этилена на поверхности палладиевой трубки в безградиеитной системе согласуются с представлением о последовательном присоединении атомов водорода к молекуле этилена. Перенос водорода через стенки палладиевой трубки использовался [39, 40] при изучении механизма ряда гетерогенных каталитических реакций с участием водорода. [c.105]

Поллард и другие [31] изучали термическое разложение этил-нитрита и, по-видимому, были первыми исследователями, применившими газо-жидкостную распределительную хроматографию для определения скорости и механизма реакции. Дарби и Кембалл [10] показали пример применения газовой хроматографии в исследовании реакций, происходящих в слое катализатора в проточных системах. В этой работе изучалось каталитическое разложение метанола над кобальтовым катализатором Фишера — Тропша в области температур 163—210° С. Каталитический реактор (см. рис. ХУП-б) представлял собой трубку из пирексного стекла с семью пробными кранами, расположенными на расстоянии 12 см друг от друга. Эти краны служили для отбора проб на хроматографический анализ в разных точках вдоль реактора. Такое устройство реактора позволяло определить как первичные и вторичные продукты реакции, так и кинетику сложных каталитических реакций. [c.394]

Каталитическая трубка. Каталитическая трубка являет-ся реактором, в который помещают катализатор. Это стек-ляиная (в лабораторной практике реже металлическая) трубка, причем только при работе с металлическими катализаторами, например платиновым и или никелевыми, при температуре реакции, обычно не превышающей 300—350° можно применять каталитическую трубку, сделанную из обыкновенного стекла. При работе с другими катализаторами — окисными, алюмосиликатными -- температура реакции находится обычно в интервале 400—600° и поэтому трубка должна быть сделана из кварца или из тугоплавкого слекла (молибденового или пирекс). Катализатор помещаюг в центральной части трубки, там, где обеспечен в печи рав-номерный нагрев (плато). Чтобы катализатор в трубке под действием паров вещества или газа-носителя не вытолкнуло в приемник для катализатора, в нижнюю часть трубки, вплотную к слою катализатора, помещают тампон из стеклянной ваты или комок тонкой нихромовой проволоки. [c.47]

Богнар предложил метод одновременного компарирова-ния. Идея этого метода заключается в том, что в нескольких растворах (среди них исследуемый и несколько стандартных с различными концентрациями определяемого элемента) при одинаковых температурах одновременно начинается индикаторная каталитическая реакция. Одновременное начало реакции достигается применением стартовой пипетки специальной конструкции. Пипетка представляет собой серию обыкновенных пипеток, герметически присоединенных к закрытой с одной стороны трубке. Трубка имеет несколько отростков с кранами, через которые она сообщается с пипетками- Трубка также может быть герметически закрыта краном. При открывании крана в трубку входит воздух и пипетки одновременно освобождаются от заполняющего их раствора. [c.67]

Необходимость подводить (и отводить) тепло к газу (жидкости), двигающемуся по трубе, наполненной слоем зерен, встречается в технике весьма часто. Примером могут служить контактные аппараты для проведения каталитических реакций и аппараты для термической переработки твердого топлива. Обычно нужно знать распределение температур в самом зернистом слое и требуемую для передачи данного количества тепла величину поверхности теплрдередачи или при заданной величине теплопередающей поверхности) необходимую для осуществления теплопереноса разность между средней по данному сечению температурой газа и температурой греющей или охлаждающей среды на внешней стороне трубки с зернистым слоем. [c.366]

Термическую обработку проводят в специальных ампулах (рис. 12, а) с суженным концом. В ампулу вносят определенное количество катионита и исследуемой органической жидкости, запаивают и устанавливают в герметичный патрон (рис. 12,6), который для уравнивания давления на стенки ампулы заполняют водой. После определенного периода термостати-рования при температуре, соответствующей условиям проведения каталитической реакции, ампулу извлекают из патрона и на ее узкой части (щейке) делают надрез напильником. Затем к ампуле при помощи резиновой трубки присоединяют тройник (рис. 12,в), боковой конец которого соединяют со склянками Дрекселя, заполненными жидкостями для поглощения сернистого ангидрида (5%-ный раствор КСЮз), сероводорода (0,1 н. раствор иода) и улетучивающегося иода (0,1 н. раствор МагЗгОз). В тройник пропущена стеклянная трубка, заканчивающаяся медицинской иглой. Эта трубка соединена с резиновой [c.75]

Кокс, Тобин и Эммет [16] первыми предложили поместить микрореактор перед газохроматографической колонкой и изучать каталитические реакции, вводя малые пробы реагентов в поток газа-носителя, текущего через реактор в хроматограф. Схема их микрокаталитической системы показана на рис. 2-7. Реактор представляет собой стеклянную трубку диаметром 8 мм, помещенную в вертикальный электрический нагреватель. Катализатор в количестве около 1 мл удерживается в трубке между двумя пробками из стекловаты. Продукты, выходящие из реактора, сразу поступают в газохроматографическую колонку разделенные компоненты детектируются катарометром. По мнению авторов, этот прибор пригоден как для исследования различных катализаторов, так и для глубокого изучения механизмов каталитических реакций, например с помощью меченых атомов. [c.36]

Мастер производственного обучения напоминает учаищмся, что броми-рование в ароматическое кольцо — каталитическая реакция. В учебной лаборатории в качестве катализатора удобно использовать железные опилки. Реактором может сл) жить четырехгорлая колба с мешалкой, капельной воронкой, термометром и обратным водяным холодильником. В этом синтезе происходит выделшие значительных количеств бромоводорода, поэтому работу следует вести в вытяжном шкафу, предварительно убе-див1иись в исправности вентиляции. Для уменьшения опасности попадания бромоводорода в помещение лаборатории на выходную трубку обратного холодильника надевают резиновый шланг, конец которого помещают в шахту вытяжной вентиляции шкафа. [c.139]

Для этой цели проводят серию опытов по определению скорости каталитической реакции при различной скорости потока реакционной смеси, но при постоянном отношении объема катализатора к объему смеси Ук/ г = onst, или Ук//йУ = onst (здесь Ук — объем катализатора Кг —объем реакционной газовой смеси f — площадь сечения контактной трубки w — линейная скорость газового потока). [c.101]

В трубку, используемую далее в качестве реактора для проведения каталитической реакции, помещают промышленный оксид алюминия (размер зерен 3—4 мм). Для активация оксид алюМ(И Ния прогревают при 450—490°С в токе сухого воздуха в течение 3—4 ч. С этой целью приемник каталитической трубки соединяют с водоструйным насосом и через слой катализатора просасывают воздух, который предварительно, очищают и осуш ают пропусканием через промывную склянку с концентрированной серной кислотой и колонку с хлори- дом кальция. При этом температуру печи повышают посте- пенно до 490°С в течение 2—3 ч, после чего катализатор вы-Ьдерживают при этой температуре еще 1—2 ч до прекращения образования капель воды на холодных частях трубки. Если реакцию проводят на следующий день, то активированный оксид алюминия охлаждают в каталитической трубке в токе воздуха до 100—150°С и оставляют на ночь, перекрыв вход и. выход каталитической трубки. [c.17]