Выбор оптимальной пористой структуры катализатора

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ КАТАЛИЗАТОРА [c.119]

Значительные резервы повышения производительности катализатора заключены в оптимальном выборе пористой структуры, размера н формы зерен катализатора. Как подбор катализатора, так и оптимизация его пористой структуры и размера зерен представляют важнейшие начальные этапы при решении глобальной проблемы разработки промышленного каталитического процесса. Оптимальность промышленного реактора обычно определяется экономическим критерием, в который наряду с многими факторами, влияющими на рентабельность процесса (например, производительность реактора по целевому продукту, селективность процесса, себестоимость одного или нескольких целевых продуктов, эксплуатационные затраты и т. п.), входят также параметры, характеризующие пористую структуру катализатора, размер и форму зерна. На эти переменные могут быть наложены ограничения, определяемые условиями эксплуатации и технологией приготовления катализаторов. Оптимальный выбор способа приготовления катализатора, при реализации которого формируется заданная микроструктура катализатора, составляет одну из основных стадий всей процедуры принятия решений при разработке промышленного контактно-каталитического процесса. [c.119]

Цель этого этапа моделирования — определение границ кинетической области, а также оптимальных пористой структуры, формы и размеров зерен катализатора. Работами многих ученых " -созданы методы анализа скорости протекания химических процессов в пористых зернах и даны важнейшие рекомендации -зо, 52,5з JJo выбору указанных оптимальных параметров. Развитие математического моделирования при помощи ЭВМ открыло новые возможности дальнейшего совершенствования методов расчета и детального изучения механизмов химических реакций на пористых катализаторах. [c.472]

Работами многих ученых [1—11] созданы методы анализа скорости протекания химических процессов на пористых катализаторах и даны основные рекомендации [4—10, 12, 13] по выбору оптимальной пористой структуры. Развитие математического моделирования каталитических процессов [14] с помощью электронных вычислительных машин открыло возможность дальнейшего развития методов расчета и детального анализа протекания химических процессов в катализаторах со сложной пористой структурой для любых заданных условий. В настоящей работе будут приведены некоторые результаты моделирования каталитических процессов на одном зерне, выполненные в Институте катализа СО АН СССР совместно с О. Малиновской и В. Бесковым. [c.28]

На свойства катализатора значительное влияние может оказать его пористая структура. Оптимальная структура пор зависит, например, от экзотермичности реакции и размеров молекул реагентов. Пористая структура может изменить как активность, так н селективность. Из-за неправильного выбора пористой структуры катализатора в некоторых реакциях селективного окисления можно потерять до 10% селективности вследствие протекания нежелательных гомогенных газофазных реакций в больших норах. [c.28]

Оптимальная пористая структура. Основные рекомендации по выбору оптимальной пористой структуры катализаторов были даны Г. К- Боресковым Активность единицы объема катализатора й зависит от удельной активности %уд., удельной поверхности 5 и ее доступности, которая характеризуется степенью использования внутренней поверхности г [c.476]

Качественные выводы об оптимальной пористой структуре катализатора можно сделать с помощью анализа функциональной структуры коэффициентов, входящих в уравнение для наблюдаемой скорости гетерогенно-каталитической реакции. На основе такого анализа Боресков сформулировал рекомендации для выбора оптимальной пористой структуры катализатора в зависимости от условий процесса в реакторе. Прн низкой удельной активности необходимо использовать катализаторы с монодисперсной структурой и развитой внутренней поверхностью. Для катализаторов с высокой удельной активностью при низких и средних давлениях оптимальной является бидисперсная структура, состоящая из узких и широких пор. Наличие широких пор должно обеспечить перенос реагирующих веществ в глубь зериа и более полное использование внутренней поверхности катализатора. Эти рекомендации определяют лишь общий характер оптимальной пористой структуры катализатора. [c.159]

Итак, располагая набором приемов и подходов к построению математической модели каталитического процесса на зерне катализатора с учетом возможных вариантов геометрического строения его пор, можно приступать к реализации стратегии принятия решений для синтеза адекватной структуры модели процесса, идентификации ее параметров и выбора оптимальной пористой структуры зерна катализатора. Как видно, исходный объем правил, рецептов и знаний настолько велик, разнообразен и сложен, что оптимальная реализация стратегии принятия решений в этих условиях не может быть осуществлена без привлечения машинных способов переработки информации. [c.162]

Вторым требованием, предъявляемым к методу приготовления катализаторов, является создание заданной пористой структуры и распределение активного компонента. Активность, а в ряде случаев и избирательность реального катализатора зависит не только от химического состава, но и от величины его поверхности, доступной для молекул реагирующих веществ, и, следовательно, от его пористой структуры, В настоящее время выбор оптимальной пористой структуры может производиться сознательно на основании кинетических характеристик реакции, условий ее проведения и удельной активности катализатора. [c.81]

При разработке катализатора основное внимание уделяют выбору его оптимального химического состава, обеспечивающего наивысшую активность и избирательность. Однако необходимо учитывать, что эффективность использования катализатора в промышленности зависит от активности единицы его объема. Поскольку скорость химического превращения в пористом зерне уменьшается вследствие процессов переноса, важным фактором является также пористая структура, которая определяет внутреннюю поверхность и размер пор. С увеличением внутренней поверхности возрастает активность единицы объема катализатора. Однако при этом уменьшается размер пор, что затрудняет доступ реагентов зерна, и следовательно уменьшается степень использования внутренней поверхности, а также и избирательность сложных процессов. [c.74]

Приведенные результаты свидетельствуют о том, что регулирование пористой структуры катализатора является эффективным средством повышения его объемной производительности. Создание оптимальной пористой структуры может привести к увеличению объемной производительности катализатора от десятков до нескольких сотен процентов, а это может повлиять на выбор конструкции реактора. [c.169]

После выбора температуры в реакторе или на отдельных его участках можно приступить к определению оптимального значения параметра пористой структуры катализатора (в нашем случае радиуса пор). Задача заключается в том, чтобы нри заданной температуре определить такое значение радиуса пор ( ), которое обеспечивало бы максимально развитую внутреннюю поверхность катализатора при условии, что реакции протекают во внутрикинетическом режиме. [c.191]

Оптимальный означает наилучший . И когда говорят оптимальный режим , оптимальный реактор , - следует пояснять в каком смысле наилучший, какой показатель имеет наилучшее значение. Поскольку такие показатели могут быть различны объем реактора, степень преврашения, выход продукта, селективность процесса и т.д., то и задач определения оптимального режима также может быть несколько в зависимости от того, какой показатель оптимизируют Задача оптимизации возникает почти на каждом этапе разработки процесса и реактора. Например, при разработке или выборе катализатора определяют такую оптимальную пористую структуру, которая могла бы обеспечить максимальную скорость преврашения на зерне катализатора при выборе реактора подбирают оптимальные конструктивные размеры, обеспечивающие минимизацию общих затрат на него, а затем определяют оптимальные концентрации и температуру, обеспечивающие максимальное превращение или выход продукта и т.д. Оптимизация химических процессов и реакторов - многовариантная задача. [c.203]

А — выбор оптимального характера пористой структуры катализатора Б — определение радиусов пор (Л], п) бидисперсной пористой структуры В — определение радиуса пор (/ ) монодисперсной пористой структуры (пунктирными стрелками отмечены оптимальные радиусы пор). [c.57]

В связи с этим очень тонкие поры практически не участвуют в реакции, хотя они и создают наибольшую удельную поверхность катализатора. Крупные же поры даже при большом общем объеме не образуют значительной поверхности. Таким образом, эффективность в данном процессе катализаторов на пористой основе зависит от распределения объема пор по эквивалентным радиусам. Поэтому в работах по выбору оптимального носителя параллельно с определением активности в полимеризации проводилось подробное изучение пористой структуры катализаторов и носителей. [c.282]

Для разработки новых рецептур ванадиевых катализаторов на диатомитовой основе потребовалось подробно исследовать диатомитовые породы разных месторождений с целью выбора диатомитов с оптимальной пористой структурой и отвечающих требованиям по химическому составу. [c.92]

При выборе исходных компонентов можно пользоваться методом распознавания, облегчающим анализ литературных данных. После выбора компонентов возникает задача исключения части из них и определение оптимального соотношения остальных. Для решения этой задачи эффективно применение симплекс-решет-чатых планов. Симплекс-решетчатый план позволяет дать оценку каталитической смеси п компонентов, реализовав (1/2)(п—1)х X (п—2) композиций, но его применение следует рассматривать лишь как первый этап определения оптимального состава, поскольку сравнение производится при фиксированных (и не обязательно оптимальных) условиях приготовления и испытания. Уже на этой стадии целесообразно использование данных ранее выполненных кинетических исследований для придания катализатору эффективной пористой структуры и механической прочности. Сегодня известны и хорошо отработаны в лабораториях методы, позволяющие создавать катализаторы заданной структуры и пористости, регулируя режимы смешения, синерезиса, формования, сушки, активации. Предполагаемая величина константы скорости необходима для расчета структуры катализатора, исключающей диффузионные затруднения. [c.292]

Выбор катализатора сильно усложняется зависимостью каталитической активности и избирательности от многих факторов — активирующие добавки, кристаллическая структура катализатора, пористость, размер зерен, тип носителя и т. д. Выбор оптимальных форм для большинства из этих факторов также ведется эмпирически — путем большого количества опытов. [c.83]

Выбор наилучшего химического состава катализатора — необходимое, но недостаточное условие приготовления промышленного катализатора. Важными факторами, определяющими производительность единицы объема катализатора, являются пористая структура, величина и форма зерен. Оптимальные структура, форма и размеры зерен определяются из условия максимума активности единицы объема катализатора. [c.28]

Соотношение между коэффициентами молекулярной диффузии и кнудсеновской диффузии при атмосферном давлении и минимальной величине первичных частиц составляет в зависимости от температуры от 50 до 100. Наиболее выгодная доля свободного объема между вторичными частицами, как следует из найденного соотношения скоростей,— 0,5. Скорость реакции при переходе к бидисперсной структуре может увеличиваться поэтому в 5—8 раз. Выбор оптимальной структуры от-крыБает, таким образом, значительные возможности для повышения активности п])о.мып1ленных катализаторов. При увеличении давления эффективность использования бидисперсной структуры снижается вследствие уменьшения >2 и при давлении в несколько десятков атмосфер наиболее выгодной является однородная пористая структура с гидравлическим радиусом нор, близким к длине свободного пробега. Из выражения (7) также следует, что эффективность бидпсперсных структур не зависит от размера вторичных частиц, если только они обеспечивают молекулярную диффузию. Поскольку с увеличением размера этих частиц [c.11]

Как уже упоминалось, на свойства катализатора значительно в.лияет его пористая структура. Оптимальная структура пор зависит, например, от экзотермпчпости реакции и размеров молекул реагентов. Пористая структура может изменить как активность, так и селективность. Из-за неправильного выбора пористой структуры катализатора в некоторых реакциях селективного окисления можно потерять до 10% селективности вследствие протекания нежелательных гомогенных газофазных реакций в больших норах. Кроме упомянутых способов регулирования пористой структуры, используют прокаливание при высоких температурах для закрытия пор п обработку паром для увеличения их диаметра. Добавляя к катализатору перед его прокаливанием различные количества связующего, можно варьировать размеры пор, которые образуются в результате удаления связующего прп прокаливании. [c.124]

Приведенные результаты расчетов свидетельствуют о том, что регулирование пористой структуры катализатора является эффективным средством повышения его объемной производительности. Создание оптимальной пористой структуры может привести к увеличению объемной производительности катализатора от десятков до нескольких сотен процентов, а это может повлиять на выбор конструкции реактора. Объем информации о влиянии пористой структуры катализатора на технико-экономические показатели процесса, полученной с помощью метода математического моделирования, практически невозможно получить экспериментальным путем. Несмотря на недостатки существующих методов моделиро- [c.171]

При выборе оптимального носителя для получения катализаторов полимеризации этилена бьпо проверено влияние состава алюмосиликатных носителей по содержанию АЬОз на активность катализаторов и свойства получаемых полимеров. К сожалению, мы не могли получить алюмосиликаты идентичной пористой структуры с изменением содержания АЬОз в широких пределах. [c.287]

Непосредственно измеряемые электрохимические характеристики пористых электродов (их макрокинетические характеристики) определяются взаимным наложением описанных выше процессов, связанных как с природой элементарной электродной реакции (микрокинетика), так и с явлениями переноса вещества и электричества внутри пор электрода (макрофакторы). Взаимодействие микро- и макрофакторов приводит к тому, что интенсивность процесса разряда распределяется по внутренней поверхности пористого электрода неравномерно. Наибольшая интенсивность наблюдается обычно с фронтальной стороны электрода, куда току легче проникнуть по электролиту, находящемуся в порах. Вглубь электрода интенсивность процесса постепенно уменьшается. Поэтому для эффективной работы пористых газо-диффузионных электродов необходимо не только применение высокоактивного катализатора, но и рациональный выбор пористой структуры электрода, обеспечивающей оптимальные условия доставки реагирующих веществ к внутренней поверхности. [c.494]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология