Реакции газовые контактные каталитические

К аппаратуре для контактно-каталитических и термических процессов в газовой фазе относят аппараты для процессов каталитического окисления, гидрирования, хлорирования и ряда других газовых реакций, идущих в присутствии катализатора. Контактные аппараты делят на аппараты с неподвижным и движущимся слоем катализатора. Аппараты с неподвижным слоем, в свою оче-ред >, подразделяются на адиабатные н аппараты с теплообменом. [c.202]

Предварительно должно быть известно кинетическое уравнение скорости реакции, которое можно найти предварительными лабораторными опытами (см. выше). Например, для контактно-каталитических процессов, протекающих в газовой фазе (реакция типа Л + 5 Л Н- 5), может быть выведено методами, описанными ранее, эмпирическое уравнение вида [c.439]

Подобное явление действительно наблюдается в некоторых контактных каталитических процессах, протекающих в газовой фазе. Так, например, реакция, имеющая нулевой порядок по реагирующему веществу, при низкой температуре, когда катализатор насыщен, претерпевает в ходе увеличения скорости реакции существенное замедление в тот момент, когда насыщенность катализатора падает. [c.55]

В газовой фазе проводятся высокотемпературные контактно-каталитические процессы, для которых используются контактные аппараты различной конструкции. Для газовых реакций, идущих со значительным теплообменом, применяют аппараты змеевикового типа, например трубчатые печи. Для систем газ+жидкость применяют колонные и башенные аппараты с различными насадками (внутренние устройства) и без них для системы жидкость-[-жидкость — аппараты емкостного типа с мешалками или без них для системы газ+твердое вещество — гребковые аппараты полочного типа, вращающиеся барабаны, шнеки и другие аппараты с механическим перемешиванием. В последнее время получили широкое распространение аппараты с кипящим слоем материала, через который снизу вверх движется газ, а твердые частицы находятся во взвешенном состоянии. Для систем жидкость- -твердое вещество применяют проточные камеры, заполненные зернистым продуктом и емкостные аппараты с мешалками. Для систем твердое вещество+твердое вещество должно быть предусмотрено устройство, хорошо перемешивающее материалы. [c.17]

Предварительно должно быть известно кинетическое уравнение скорости реакции. Например, для контактно-каталитических процессов, протекающих в газовой фазе (реакция типа ЛВ + 5), может быть найдено методами, описанными ранее, эмпирическое уравнение вида [c.411]

Газовые гетерогенно-каталитические реакции осуществляются большей частью путем пропускания газов через слой катализатора в зернах, находящийся в контактном аппарате или в трубке. Для таких процессов продолжительность взаимодействия реагирующих веществ с катализатором определяется временем пребывания газовой смеси в реакционном пространстве, т. е. отношением свободного объема в слое катализатора к объему газа, проходящему в единицу времени. Для характеристики скорости взаимодействия вводят величину степени превра-и ения, равную отношению прореагировавшего количества данного компонента к исходному количеству его. Кинетические уравнения таких процессов весьма сложны. Для простейшего случая мономолекулярной реакции, например для реакции крекинга индивидуального углеводорода, может служить уравнение Фроста [c.697]

Явление изменения скорости протекания химической реакции, вызываемое различными катализаторами, называется катализом. Различают однородный (гомогенный) и неоднородный (гетерогенный) катализы. При неоднородном катализе катализатор и реагирующие вещества находятся в разных состояниях (фазах), при эюм часто катализатор является твердым телом, а реагирующее вещество находится в жидкой или газовой фазе. К последнему типу катализа относится и каталитический крекинг иногда такие каталитические процессы называют контактными, а твердые катализаторы контактными веществами или просто контактами. [c.44]

Поскольку энергетическое состояние адсорбированных молекул незначительно отличается от их состояния в газовой фазе, физической адсорбцией невозможно объяснить каталитическое воздействие твердого тела на реакцию между устойчивыми молекулами (отсутствует возможность уменьшения энергии активации химической реакции). Однако в некоторых случаях, например, когда реакция на поверхности твердого тела происходит между атомами и радикалами и характеризуется небольшой энергией активации, физическая адсорбция играет определенную роль в контактных процессах. [c.274]

Газовые реакции на твердом катализаторе распространены в химической промышленности. В частности, производство азотных удобрений было бы невозможным без каталитических реакций конверсии метана и моноксида углерода, синтеза аммиака и окисления его до моноксида азота. Серную кислоту, необходимую для производства фосфорных удобрений, в настоящее время получают почти исключительно контактным способом, основанным на каталитическом окислении сернистого ангидрида в серный. Примеры таких процессов в нефтехимических и органических производствах — каталитический крекинг и риформинг нефтепродуктов, а также синтез метанола и других спиртов и углеводородов. Реакторы для таких процессов обычно называют контактными аппаратами или колоннами синтеза. [c.285]

Механизм срабатывания смазочного материала в таких условиях специфичен и сложен. В осциллирующем контакте, особенно при трении качения, не наблюдаются столь высокие температуры как при трении скольжения с граничной смазкой, которые инициируют химические реакции. При одноразовой системе смазки срабатывание смазочного материала развивается в нестационарных условиях и сопровождается непрерывным изнашиванием металла, что приводит к образованию центров с высокой каталитической активностью. Значительное влияние на стабильность материалов в таких условиях имеет состав окружающей газовой среды. Продукты распада смазочной среды и изношенный металл остаются в зоне трения и рядом с ней. Одним из основных вопросов в изучении механизма контактной вибростойкости является оценка роли окислительных процессов, что составляло цель проведенного исследования. [c.30]

Примем далее, что процесс слабо экзотермичен и тепловой эффект реакции составляет = 6-10 Дж/кг газовой смеси, а удельная теплоемкость газа и катализатора равна 10 Дж/(кг-К). Примем также, что катализатор в процессе работы отравляется контактными ядами (или покрывается сажей, как при каталитическом крекинге) и его нужно регенерировать. Для поддержания нужной его активности среднее время пребывания не должно [c.276]

Аппараты с периодическим подводом и отводом теплоты применяются главным образом для эндотермических каталитических реакций. Они, как правило, однослойны (см. рис. 104). Снаружи они покрыты слоем изоляции. Принцип их работы состоит в том, что аппарат, в котором на решетке расположен слой катализатора, попеременно подают то реагирующие вещества, то теплоноситель (топочные газы, перегретый пар, воздух). Теплоноситель разогревает слой катализатора, решетку и футеровку до температуры реакции, после чего вновь пропускается реагирующая газовая смесь. Катализатор, решетка и футеровка являются аккумуляторами теплоты. Иногда на решетку под катализатор насыпают слой инертного материала — теплоносителя, увеличивая общую теплоемкость аппарата и период его работы. Такие аппараты применялись для дегидрирования углеводородов, каталитического крекинга и других эндотермических процессов, в которых необходима регенерация катализатора вследствие блокировки его поверхности продуктами побочных реакций. Аппараты этого типа малопроизводительны и вытесняются более совершенными и эффективными контактными аппаратами со взвешенным слоем катализатора. [c.240]

Каталитический способ обезвреживания газовых смесей обычно реализуют в контактном аппарате со стационарно работающим адиабатическим слоем катализатора и рекуперативным теплообменником, где происходит нагрев исходной смеси теплом прореагировавших га,зов. Для нагрева смеси до температуры начала реакции окисления при малом содержании горючих веществ требуются либо дополнительный подвод тепла, либо чрезмерно большая поверхность теплообмена, что приводит к удорожанию процесса газоочистки. Следовательно, автотермическое проведение обычных каталитических методов возможно при достаточно высоком /5-10 г/мЗ/ и постоянном во времени содержании горючих компонентов, что ограничивает применение традиционных стационарных методов каталитического обезвреживания. [c.10]

Большинство газовых реакций, идущих под давлением, — реакции каталитические, поэтому внутреннее устройство контактного аппарата имеет, как правило, резервуар, заполненный катализатором (катализаторную коробку). В случае реакций, идущих со значительным выделением тепла, в катализаторную коробку обычно вводят теплообменные трубки для отвода тепла реакции и нагрева за этот счет поступающего газа. Для предварительного разогрева, для компенсации теплопотерь, а также при эндотермичности процесса, реакторы часто имеют внутренний или наружный электронагрев. Наружный нагрев бывает также газовый, паровой, жидкостный и т. д. Иногда в реакционные аппараты кроме теплообменной поверхности в катали-заторной коробке помещают дополнительные теплообменники, в которых свежий газ, поступающий в аппарат, нагревается газом, выходящим из катализаторной коробки. [c.42]

При нормальном давлении промышленные контактные процессы осуществляются при значениях критерия Рейнольдса порядка сотен (большей частью около 200), т. е. в турбулентной области, но вблизи переходного значения. Лишь для небольшого числа очень быстрых реакций перенос реагирующих веществ к внешней поверхности зерен контакта определяет суммарную скорость процесса. В этих случаях разность температур поверхности контакта и газового потока на начальных стадиях приближается к величине теоретического разогрева. Для реакций, тормозящихся продуктом, перенос к внешней поверхности сказывается лишь на первых стадиях и не влияет существенно на общую интенсивность процесса. Однако разность температур поверхности контакта и газового потока достигает для этих реакций на первых стадиях заметной величины, что сказывается на важном технологическом параметре — минимально допустимой температуре входа газа в контактную массу. При высоких давлениях промышленные каталитические реакции осуществляются при значениях критерия Рейнольдса порядка тысяч и даже десятков тысяч, и, соответственно этому, процессы переноса к внешней поверхности протекают с большой скоростью. Для рассмотренных процессов (синтез аммиака, метанола, ряд реакций гидрирования) не обнаружено заметного влияния процессов переноса к внешней поверхности зерен контакта на суммарную скорость. [c.424]

Теория макрокинетики каталитических реакций в газовой фазе разработана довольно подробно существуют надежные методы определения макрокинетического режима протекания реакции в различных условиях. Однако экспериментальные методы определения макрокинетического режима при осуществлении жидкофазных реакций должны отличаться от применяемых при газофазных процессах. При осуществлении контактных реакций в жидкой фазе можно ожидать более существенных затруднений с процессами переноса, чем в случае реакций в газовой фазе. Это связано с тем, что коэффициенты диффузии и массопередачи в жидкости значительно меньше, чем в газах. Кроме того, скорость реакции может лимитироваться скоростью растворения газообразного реагента. [c.422]

Общая методика каталитического дегидрирования гидроароматических соединений в газовой фазе (табл. 116). Схема аппаратуры приведена на рис. 123. Контактная трубка А из жаростойкого стекла (длина 80 см, диаметр 1 см) обогревается электрическим нагревателем (ср. рис. 122). Нагревательная обмотка Б длиной 55—60 см расположена таким образом, что ее верхняя часть на 15—20 см выше контактной зоны В длиной 40 см. Катализатор (палладий на угле и оксиде магния) находится на пористой пластинке Г, которая удерживается на сужении трубки. В верхней части трубки находится насадка (зона испарения Д). Кран капельной воронки Е имеет язычковую выемку, позволяющую точно регулировать скорость падения капель. Нижняя часть контактной трубки присоединена к двугорлой колбе Ж, которая через обратный холодильник соединена с ловушкой 3 (последняя охлаждается смесью метанола и сухого льда). Нисходящая трубка в ловушку должна быть достаточно широка, чтобы не забиваться продуктами реакции. [c.48]

В настоящее время серную кислоту нолучают двумя способами башенным, или нитрозным, и контактным. Оба способа — каталитические. В первом случае в реакции участвуют двуокись серы, окислы азота, кислород воздуха и вода. Здесь окислы азота являются катализатором и служат как бы передатчиком кислорода воздуха сернистому газу. Синтез серной кислоты с помощью окислов азота — гомогенный каталитический процесс серная кислота образуется преимущественно в жидкой фазе в результате взаимодействия растворенных двуокиси серы и трехокиси азота. Часть двуокиси серы окисляется в газовой фазе. [c.213]

Для санитарной очистки стиролсодержащих газов разработан и на ряде предприятий внедрен способ каталитического окисления выбросов [45], содержащих стирол, до двуокиси углерода и воды на алюмоплатиновом катализаторе АП-56 при температуре газового потока 350—400 °С и объемной скорости 20 ООО—30 ООО ч . На рис. 2.16 представлена принципиальная схема процесса очистки. По этой схеме объединенный газовый поток от всех аппаратов 1 вентилятором 2 подается в топку-подогреватель 5, где за счет теплоты сгорания природного газа подогревается до температуры реакции (350—400 °С). Нагретые газы с объемной скоростью до 20 ООО ч"1 поступают в контактный аппарат [4], где стирол, проходя через слой алюмоплатинового катализатора АП-56, окисляется до углекислого газа и воды. Выходящие из аппарата газы, нагретые до 350—400 °С, выбрасываются в атмосферу через теплообменник [6]. [c.157]

Контактные процессы или реакции гетерогенного катализа обычно протекают на границе раздела фаз катализатора и реакционной системы. В последние годы получен ряд экспериментальных данных доказывающих, что при некоторых гетерогенных каталитических реакциях значительная часть реагирующих веществ испытывает превращение в газовом объеме и роль поверхности катализатора ограничивается зарождением реакционных цепей, переходящих затем в объем. Но такие реакции, для которых был предложен термин гетерогенно-гомогенные процессы , немногочисленны. [c.48]

Как было показано выше (стр. 24), для процесса каталитического окисления двуокиси серы невозможно осуществление цепного механизма. Эта реакция полностью протекает на поверхности катализатора, а следовательно, во время реакции должен осуществляться перенос реагирующих веществ из газового объема к поверхности катализатора, а продуктов реакции и выделившегося тепла в обратном направлении. Если скорости этих процессов переноса не очень велики по сравнению со скоростью каталитической реакции, то на поверхности катализатора концентрации реагирующих веществ будут ниже, а концентрации продуктов реакции и температура выше, чем в газовом объеме, что соответствующим образом скажется на скорости контактного процесса. Таким образом, скорость контактных процессов должна зависеть как от скорости собственно химической реакции на поверхности катализатора, так и от скорости процессов переноса. [c.48]

Кроме контактно-каталитического получения карбоновых кислот за последние годы большое промышленное применение нашел одностадийный синтез нитрилов сопряженным окислением кислородом соответствующего углеводорода и аммиака, так называемый окислительный аммонолиз. Реакцию проводят в газовой фазе над катализатором из оксидов металлов — висмута, ванадия, молибдена, титана, при 500—550 °С, Пары воды, галогены, органические галогенпроизводные и серусодержащие соединения способствуют реакции. Этим путем из толуола или этилбензола получают бензонитрил с выходом более 90 %, из о-ксилола или нафталина — фталодинитрил с выходом 80%. Из м- и л-ксилолов образуются изофтало- и терефталодинитрилы, которые можно гидролизовать в дикарбоновые кислоты или восстанавливать в ксилилендиамины, применяемые в синтезе полимеров. Крупнейший промышленный процесс на основе этого метода — получение акрилонитрила из пропилена и аммиака. [c.319]

По данным О. В. Крылова [18] на металлах и неорганических полупроводниках разложение гидразина идет по стадийной схеме П1, а. Можно привести доводы в пользу замены в этой схеме первых двух стадий диссоциативной адсорбцией N2H4 с образованием при реакции хемосорбированного МНд с газообразным N2H4 газообразных ННзИ-КаНз (см. схему III, б). Механизм каталитического распада гидразина получил дальнейшее развитие в совместной работе польских и английских химиков, из ав-ших ту же реакцию на металлических пленках [22]. Таким образом, предвиденная Н. Н. Семеновым еще в 20-х годах возможность радикально-цепного выхода реакций в объем при газовых контактных процессах стала реальностью. [c.487]

Для газофазных процессов обычно требуются высокие температуры, что ведет к увеличению удельного веса побочных реакций. Снижение температуры и повышение избирательности процесса достигаются применением катализатора, Поэтому большинство газофазных процессов ведется на твердых катализаторах, за исключением процессов термческого разложения органических соединений (крекинг, пиролиз). Иногда применяются также гомогенные катализаторы. Химические реакторы для газовых гетерогенных каталитических реакций в химической литературе часто носят традиционное название контактных аппаратов . [c.65]

Пусть предварительно известно кинетическое уравнение скорооси реакции например для контактно-каталитических процессов, протекающих в газовой фазе (реакция типа В= / -Ь5), методами, описанными анее, найдено эмпирическое уравнение вида [c.423]

Контактные каталитические газовые реакции. Скорости газовых реакций на твердых каталитичесгсих поверхностях и факторы, влияющие на них, имеют бол Шое значение в технике, но количественных обобщений относительно этих прс цессов нельзя еще сделать. Скорость таких процессов и порядок реакции определяются природой и величиной поверхности катализатора а также относительной степенью адсорбции реагирующих веществ и продуктов реакции на поверхности катализатора. Тогда как в гомогенных реакциях порядок реакции представляет собой число молекул, входящих в реакцию, для гетерогенных реакций это не обязательно. Так, каталитическая реакция между двумя веществами в действительности бимолекулярная может казаться реакцией первого порядка, благодаря тому что одно из реагирующих веществ сильно адсорбируется поверхностью независимо от его давления. Во многих случаях скорость таких реакций обратно пропорциональна той или другой степени концентрации продуктов реакции. Подробное изложение этого вопроса можно найти у Тейлора, Физическая химия 981—1015 (перев. с англ.) Л. 1936, Гиншельвуда, Кинетика газовых реакций (перев. с англ.) М.-Л. 1933, Заутера, Гетерогенный катализ (перев. с нем.), Харьков 1932 и др. (см. литературу во введении). [c.89]

Каталитический способ обезвреживания газовых смесей обычно реализуют в контактном аппарате со стационарно работающим адиабатическим слоем катализатора и рекуперативным теплввбмен-пиком, где происходит нагрев исходной смеси теплом i Wearnpo-вавших газов. При малом содержании горючих веществ для нагрева смеси до температуры начала реакции окисления требуется либо дополнительный подвод тепла, либо чрезмерно большая новерхность теплообменника, что влечет удорожание процесса газоочистки. Следовательно, автотермическое проведение обычных стационарных каталитических методов возможно при содержании горючих компонентов порядка 5—10 г/м , что соответствует величине адиабатического разогрева АГад = 120—200°С. При меньших величинах адиабатического разогрева в систему вводится горючий компонент — природный газ, топливо — в таком количестве, чтобы выполнялись условия АГад 150°С. Это накладывает серьезные экономические ограничения на применимость традиционных стационарных методов каталитического обезвреживания. [c.167]

В 1930-х годах появились первые научные исследования по кинетике реакций, протекающих в проточных системах. Начало этим исследованиям было положено химиками — специалистами в области катализа А. А. Баландиным, Г. К. Боресковым, М. Г. Слинь-ко и М. И. Темкиным (СССР), А. Ф. Бентоном (США), Э. Винтером (Германия). В 1932 г. Г. К. Боресков впервые в качестве одной из основных задач конструирования и расчета трубчатых контактных аппаратов для сернокислотной промышленности назвал обеспечение максимальной скорости процесса и максимального использования контактного объема . Отмечая отставание теории и недостаточное знание закономерностей протекания даже таких важных каталитических процессов, как окисление сернистого газа, он предложил метод проведения этой реакции в условиях не одной оптимальной температуры для всего процесса, а оптимальной кривой изменения температур, характерной для каждого процесса и катализатора . Эти пионерские исследования были продолжены в 1936—1937 гг. с целью установления оптимальных условий контактного процесса — температурного режима и состава исходной газовой смеси. Работы эти следует считать своеобразной экстраполяцией химической кинетики на ту область, которая до 1940-х годов была объектом химической технологии, как науки сугубо прикладной, лишенной права на фундаментальные исследования. [c.152]

Все промышленные способы получения азотной кислоты основаны иа контактном окислении аммиака кислородом воздуха с последующей переработкой оксидов азота в кислоту путем поглощения нх водой. Основными стадиями производства неконцентрированной азотной кислоты являются очистка сырья, каталитическое окисление аммиака, утилизация тепла, вывод из иитрозиого газа реакционной воды, абсорбция оксидов азота, очистка газовых выбросов. К современным тенденциям развития технологии относятся обеспечение наибольшей надежности конструкций аппаратуры и машинных агрегатов повышение степеии кислой абсорбции, а также степеии использования тепла химических реакций и к.п.д. энергии сжатых газов снижение вредных выбросов в атмосферу. [c.9]

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]

Процесс Дикона был каталитическим и непрерывным, катализатором служил хлорид меди, нанесенный на дробленый кирпич или пемзу. Реакция окисления хлористого водорода протекала с приемлемой скоростью при температуре около 450 °С, регулирование температуры производилось изменением скорости потокй газа через контактную массу. На выходе из конвертора газовая смесь содержала 6—8% хлора. [c.303]

Почти во всех исследованиях в области гетерогенного катализа скорость реакции определялась как скорость исчезновения одного из реагирующих веществ из газовой фазы или как скорость выделения в газовую фазу продукта реакции. Изменение свойств катализатора можно использовать для измерения скорости реакции только в одном тине гетерогенных реакций, в котором единственной реакцией является хемосорбция или десорбция атомов или молекул и в котором не обнаруживается дальнейшая реакция между хемосорбированными фрагментами. В этих случаях можно воспользоваться изменением таких поверхностных свойств, как коэффициент аккомодации [7, 12], контактный потенциал [13], эмиссия электронов [14] или поверхностная электропроводность [15]. Подобные исследования важны для развития современных представлений о катализе, так как хемосорбция представляет неотъемлемую стадию всех гетерогенно-каталитических реакций и изменения свойств поверхности можно использовать для установления того, какая хемосорбция происходит во время катализируемых реакций и, следовательно, каковы возможные механизмы последних. Так, например, Дауден [10] связал гидро- и дегидрогенизационные свойства ряда смешанных окисей с их полупроводниковыми свойствами. Эти методы рассмотрены в следующей главе. [c.158]

В этой системе наряду с использованием наиболее прогрессивных технологических и энерготехнологических процессов (сульфатизигующий обжиг колчедана в печах КСЦВ со скоростями газового потока выше второй критической скорости переработка огарков использование тепла реакций в ВТУ путем непосредственного получения электроэнергии применение короткой схемы переработки обжигового газа замена процесса абсорбции конденсацией паров серной кислоты озоно-каталитический метод очистки выхлопных газов и др.) должно быть применено наиболее совершенное, принципиально новое аппаратурное оформление системы. Должно быть разработано новое, эффективное по своему техническому решению оборудование конденсаторы, воздушные холодильники кислот, волокнистые фильтры, контактные аппараты, воздушные турбины, работающие на параметрах нагретого воздуха, определяемых режимом работы основных [c.101]

Явление о т р а в л е н н я к а т а т и з а г и р о в обнаруживается 110 ослаблению действия каталитически активных веществ вследствие перехода их oi действия контактных ядов в такое состояние или л такие соединения, которые больше не способствуют нормальному течению катализируемого процесса. Действие контактного яда проявляйся внешне в постепенном понижении выхода продукта главной реакции и может повести к иилному прекращению действия катализатора. Иногда уже минимальное количество отравляющих примесей в составе газовой смеси может вызвать остановку катализируемого процесса. В некоторых случаях не только посторонние вещества, но и продукты реакции могут вызывать отравление катализатора. [c.815]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология