Поверхность удельная катализаторов

Гетерогенно-каталитические процессы более распространены в промышленности, чем процессы гомогенного катализа. Это обусловливается тем, что гетерогенные катализаторы более удобны в производстве, их легче отделять от газовой или жидкой фазы в непрерывно действующих реакторах. Активность гетерогенного катализатора существенно зависит от площади поверхности раздела фаз 5 катализатора и фазы, в которой находятся реагенты. Важной характеристикой катализатора является его удельная поверхность. Удельной поверхностью катализатора 5уд называется площадь поверхности раздела фаз, отнесенная к одному грамму или одному кубическому сантиметру катализатора [c.634]

Стратегию принятия решений при поиске оптимальной пористой структуры катализаторов необходимо строить с учетом важнейших качественных закономерностей, определяющих взаимосвязь между активностью катализатора и характером строения его пор. Нанример, при низкой удельной активности рекомендуется попользовать катализаторы с монодисперсной структурой и развитой внутренней поверхностью. Для катализаторов с высокой удельной активностью при низких и средних давлениях следует стремиться к созданию бидисперсной структуры, сочетающей наличие узких и широких пор. Широкие поры призваны обеспечивать перенос реагирующих веществ вглубь зерна и более полное использование внутренней поверхности катализатора с развитой системой узких пор. [c.119]

Спекание при пропарке и прокалке вызывает изменения в пористой структуре, а также изменяет состояние вещества катализатора. В работе [71] на основании представлений о пластинчатой структуре алюмосиликатных катализаторов дается следующее объяснение закономерностей изменения поверхности, удельного объема и среднего радиуса пор в процессе спекания. При термообработке разрушаются наружные стенки пор, и ряд пор около наружной поверхности частицы катализатора уничтожается. Остальная часть пор изменяется незначительно. При обработке паром внутренние перегородки между порами разрушаются, что приводит к увеличению размеров пор при незначительном изменении их общего объема. [c.54]

Значения теплот смачивания АН определяют калориметрическими измерениями. Что же касается удельных теплот смачивания Л, то для конкретных систем жидкость— тип катализатора и условий тренировки поверхности образцов они являются вполне определенными и могут быть взяты из таблиц 2. Таким образом, задача оиределения поверхности образцов катализаторов практически сводится к калориметрическому измерению теплот их смачивания , г, 7з [c.86]

Физическая адсорбция не обладает значительной специфичностью. Благодаря этой особенности она используется для измерения удельной поверхности твердых катализаторов и твердых тел. В противоположность этому, хемосорбция, вследствие своей химической природы, очень специфична. [c.86]

Инициирование и обрыв на поверхности. Действие поверхности сводится к инициированию или обрыву радикалов или ионов, которые диффундируют в гомогенную фазу, газ или жидкость, где протекает цепная реакция. Такое поведение характерно для стеклянной и кварцевой поверхностей во многих ценных реакциях, особенно при газофазном окислении (например, реакция Нг + О2). Если инициирование па поверхности проходит очень быстро, то вероятно, что и обрыв эффективен па поверхности. (Если активные центры пе заменяются в реакции, то такой вывод вытекает из принципа детального равновесия.) Такие системы могут быть выявлены на основании того факта, что удельные скорости в них почти не зависят от отношения поверхность/объем, т.е. имеют пулевой порядок по поверхности или катализатору. [c.533]

Определив экспериментально значения ДЯ и к, можно рассчитать удельную поверхность анализируемого катализатора по зависимости [c.86]

Удельная поверхность слоя катализатора по формуле (5.75) [c.312]

Здесь X — координата вдоль реактора 81 и Бз — доли сечения реактора, занимаемые газом и катализатором — линейные скорости потока в жидкости и газе О — эффективный коэффициент продольной диффузии в жидкой фазе Р1 — коэффициент массопередачи между фазами а — поверхность раздела фаз в единице объема реактора г[з — обратное значение коэффициента Генри — удельная внешняя поверхность катализатора в пересчете на единицу длины реактора и единицу сечения /) — эффективный коэффициент диффузии в капиллярах катализатора 5 — координата по радиусу зерна Р ц — внутренняя поверхность зерна катализатора р — скорость реакции по компоненту А в пересчете на единицу внутренней поверхности катализатора ус — стехиометрические коэффи- [c.302]

Как видно из приведенных результатов, резкое падение селективности процесса с увеличением времени контакта газовой смеси с катализатором и с ростом температуры наблюдается и для железо-окисного катализатора с удельной поверхностью 80 м /г. Из рис.4.51 видно, что кривая роста конверсии сероводорода с увеличением времени контакта является более крутой, чем для ванадиевого катализатора. Это можно объяснить более активной адсорбцией сероводорода на поверхности железоокисного катализатора. Более резкий спад селективности образования элементной серы на железоокисном катализаторе объясняется тем, что последовательная реакция окисления образующейся серы до диоксида серы начинает конкурировать с основной реакцией окисления сероводорода. Значение оптимального времени контакта лежит в пределах 0,4...0,8 с (рис. 4.51). При этом удается добиться 99%-ной суммарной конверсии сероводорода при 98%-НОЙ селективности процесса по элементной сере. [c.191]

Однако если такая обработка осуществляется в присутствии водяного пара даже при сравнительно низкой температуре ( 600 С), происходит заметное сокращение удельной поверхности, значительно увеличивается средний радиус пор и расширяется диапазон распределения пор по размерам. Уменьшение удельной поверхности происходит в течение всего времени выдержки катализатора при указанных условиях и приводит в конце концов к образованию сплавленного, непористого и практически неактивного материала. При прока ивании в отсутствие пара на начальной стадии наблюдается уменьшение удельной поверхности. Причиной этого является удаление с поверхности исходного катализатора гидроксильных групп, в результате чего образуется некоторое количество водяных паров. Это ведет к снижению активности, так как именно гидроксильные группы являются источником кислотного водорода, участвующего в катализе. [c.107]

Внутридиффузионная область. Обычно катализаторы являются высокопористыми веществами с высокой удельной поверхностью (суммарной поверхностью 1 г катализатора, доступной для молекул реагентов). Поверхность пор высокопористого катализатора составляет практически всю полную поверхность, на которой может происходить реакция внешняя поверхность частиц катализатора обычно не превышает 0,01%. Если реакция протекает медленно относительно внешней диффузии, то молекулы реагентов диффундируют в поры катализатора. Сталкиваясь со стенками [c.140]

Рис. 14. Зависимость удельной поверхности аморфного катализатора от длительности прокалки

Рис. 15. Влияние длительности термопаровой обработки на удельную поверхность алюмосиликатного катализатора

Рис. 20. Изменение удельной поверхности цеолитсодержащих катализаторов в зависимости от температуры пропарки, проведенной в течение 4 ч

Благодаря кристаллической структуре удельная поверхность цеолитсодержащих катализаторов за весь период работы снизилась незначительно — примерно в 10 раз меньше, чем активная поверхность аморфного катализатора РСГ-2 (рис. 22). После 2000 ч работы содержание ванадия на катализаторах РСГ-2Ц и АШНЦ-3 не превышало 0,001 вес. % никель обнаружен не был. [c.50]

Рис. 28. Зависимость удельной поверхности алюмосиликатного катализатора от диаметра частиц

В течение почти 5 месяцев, когда на установке проводились опыты с контейнерами, поверхность циркулирующего катализатора снизилась со 150 до 70 м /г несмотря на добавление за это время свежего катализатора примерно в 1,5 раза больше, чем циркулировало в системе. Поверхность регенерированных образцов катализатора, находившихся в контейнерах, во всех случаях была более 300 м /г. Следовательно, влиянием температуры и среды нельзя объяснить причину существенного уменьшения удельной поверхности циркулирующего катализатора. [c.71]

Необходимость высокой удельной поверхности непосредственно вытекает из того факта, что реакции катализируются на поверхности. Когда катализатор является твердым веществом (общий случай), то большая удельная поверхность получается приготовлением твердого вещества в форме очень малых кристаллитов — с размерами от 50 до 5000 А. На рис. 2 представлены результаты типичного эксперимента, проведенного для установления связи между каталитической активностью и общей доступной поверхностью активного вещества в многокомпонентном катализаторе конверсии окиси углерода (при отсутствии диффузионных ограничений). Для измерения доступной поверхности меди была использована селективная хемосорбция кислорода размеры кристаллитов меди были измерены по расширению дифракционных линий лучей Рентгена. Между этими двумя методами было найдено хорошее соответствие в оценке геометрии поверхности меди. [c.35]

Одинаковые по размерам фракции теряющегося катализатора оказываются близкими по величине поверхности. Катализатор отбирали из труб сепараторов Р-4 и Р-4А, а также из их пылевых карманов и дымовой трубы регенератора. Наименьшую поверхность имеют частицы размером менее 0,05 мм. Увеличение их до 0,4—0,6 мм приводит к возрастанию удельной поверхности со 100—120 до 260— 280 м"д, а дальнейший рост частиц вызывает некоторое ее уменьшение. Средняя удельная поверхность равновесного катализатора первого пробега была ПО м /г, а поверхность второго пробега—126 м /г. [c.84]

Рис. 3.5. Изменение удельной поверхности алюмосиликатного катализатора по диаметру частиц

Формирование активной поверхности железохромового катализатора на носителе во многом зависит от условий термической обработки. При температуре ниже 200° С происходит неполное разложение нитрата железа и хромового ангидрида, что отражается на эффективности формирования активной поверхности. Катализатор, прокаленный при этих температурах, обладает пониженной активностью. Прокаливание катализатора при температурах выше 300" С в окислительной среде приводит к снижению его удельной поверхности. Как видно из рис. 105, максимальная степень конверсии достигается при прокаливании катализатора в окислительной среде [c.195]

Пример 12. Определить гидравлическое сопротивление фильтрующего слоя катализатора высотой Я = 1,7 м в реакторе диаметром О = 2,5 м. Расход газа Уг = 8500 м /ч, плотность газа рг = 0,45 кг/м вязкость газа Цг= 0,294-Ю- Па-с. Удельная внешняя поверхность зерен катализатора 5уд = 415 м /м , порозность е = 0,43. По данным исследований принято, что число т частиц катализатора в 1 м слоя составляет 10 , [c.131]

В гетерогенном катализе на твердом катализаторе промежуточное химическое взаимодействие реактантов с катализатором осуществляется лишь на его доступной для молекул реагирующих веществ так называемой реакционной поверхности посредством адсорбции. Удельная реакционная поверхность гетерогенного катализатора определяется его пористой структурой, то есть количес — твом, размером и характером распределения пор. [c.85]

Рис, XIII, 4. Зависимость удельной активности и удельной поверхности серебряного катализатора от температуры предварительного прокаливания. [c.338]

Лин Шин-лин и Амундсон приводят пример численного решения этой задачи при следующих исходных данных массовая скорость 0 = 2930 кг1 м -ч)-, линейная скорость и= 12,47 м1мин радиус зерна катализатора г — 4,24 мм порозность слоя е = 0,35 полное давление р — ат-, удельная теплоемкость зерна катализатора с, = 0,196 ккал кг-град)-, плотность газа рг=1,12 кг/м -, теплота реакции (—АЯ) = 0,667-10 ккал1моль-, средний радиус пор зерна Гпор = 40А коэффициент теплообмена сквозь газовую прослойку г = 97,6 ккал м-ч-град)-, пористость зерна еч = 0,40 теплоемкость газа с,-= 0,25 ккал кг-град)-, плотность катализатора рч = 960 кг м -, масса одного моля газа Л1 = 48 кг моль-, высота единицы теплопередачи Яс =0,018 м-, коэффициент теплопередачи г = 9,88 моль мР--ч-ат)-, константа скорости реакции к = = 22,5 ехр (—12200/Гч) моль м -ч-ат) поверхность зерна катализатора, приходящаяся на 1 объема, а = 402 м м -, б = ехр [12.98 —(12 200/г чЯ 1ч—температура частицы катализатора, °С т — время, мин. [c.268]

Высокую удельную поверхность сырого катализатора трудно сохранить при прокаливании. Убыль свободной поверхностной энергии твердого тела термодинамически обусловлена. Твердые вещества с высокой удельной поверхностью всегда спекаются. Скорость этого процесса зависит от температуры, газовой среды, физических и химических свойств твердого вещества. Прп достаточно низких тедшературах скорость спекания незначительна. В за-впсимости от механизма спекания скорость нагрева по-разному влияет на катализатор. Если при прокаливании образуется жидкая фаза, то быстрый нагрев может предотвратить быстрое спекание. При медленном нагреве жидкость, покрывая частицы, способствует пх уплотнению. Медленный нагрев может понизить скорость спекания и в тех случаях, когда спекание определяется диффузией в твердой фазе. При низких температурах медленный нагрев позволяет за счет поверхностной диффузии снизить кривизну шеек между частицами, а это уменьшает движущую силу спекания при температурах, при которых лимитирующей стадией становится диффузия в объеме. [c.124]

Высокую удельную поверхность сырого катализатора трудно сохранить при прокаливании. Убыль свободной поверхностной энергии твердого тела термодинамически обусловлена. Поэтому твердые вещества с высокой удельной поверхностью всегда спекаются. Скорость этого процесса зависит от температуры, газовой среды, физических и химических свойств твердого вещества. При достаточно низких температурах скорость спекания незначительна. Обычно спекание начинается с поверхностной диффузии и резко ускоряется, когда температура поверхностп достигает одной трети абсолютной температуры плавления. По мере повышения температуры, как правило, происходит смена лимитирующей стадии спекания — с диффузии по границам зерен на диффузию в объеме решетки. Взаимная ориентировка частиц и пористая структура сильно изменяются. При еще более высоких температурах большое значение приобретают процессы испарения и конденсацпи. [c.26]

После термообработки в присутствии металлов зависимость качества катализатора (удельной поверхности, объема пор, обменной способности) от температуры изменяется. Увеличение температуры прокалкп с 550 до 700 °С практически не влияет на перечисленные выше характеристики исходного катализатора. Резкое изменение наблюдается при повышении температуры с 850 до 900 °С. При наличии металлов на поверхности катализатора изменение его качества начинается уже с 800 °С. Абсолютные значения физико-химических свойств для исходного катализатора и для образцов, содержащих металлы, при одинаковых условиях прокалки существенно разнятся. Так, поверхность образца, содержащего 0,66% кобальта, при температуре прокалки 900 °С составляет всего 96 м /г, т. е. на 52% меньше, чем удельная поверхность исходного катализатора, прокаленного при этой же температуре. Объем пор их уменьшился на 44%. [c.144]

Спекание. При высоких темиературах, применяемых в реакторах Синтол , на катализаторах образуются углистые отложения. Эти отложештя имеют большую площадь поверхности, так как общая поверхность, измеренная методом БЭТ, во время эксплуатации катализатора увеличивается. По этой причине трудно решить, в какой мере именно спекание катализатора обусловливает снижение активности. При более низких температурах в реакторах с неподвижным слоем катализатора углистые отложения невелики или вообще отсутствуют, поэтому здесь ситуация проще. Удельная поверхность свежеприготовленного катализатора обычно составляет около 200 м /г, а примерно через 100 сут работы она убывает до 50 м /г. Возросшая резкость рентгенограммы использованного катализатора указывает на рост его кристаллитов. Если приготовлен катализатор с более низким содержанием ЗЮд, то скорость снижения его активности оказывается выше. Это согласуется с представлениями о роли носителей. Считается, что оксид кремния стабилизирует мелкие кристаллиты карбида железа. [c.176]

Кинетическая область. Если диффузия протекает значительно быстрее реакции, то кинетика процесса определяется механизмом собственно реакции. Если катализатор непористый, то реакция протекает на поверхности частиц катализатора. Если реакции на поверхности быстрее диффузии в поры, но медленнее внешней диффузии, то реакция также протекает на поверхности катализатора независимо от процесса диффузии. Это случаи протекания реакции во виешней кинетической области. Если скорость процесса определяется собственно механизмом реакции на всей внутренней и внешней поверхности катализатора, то процесс проходит во внут-рикинетической области. В первом случае скорость реакции пропорциональна внешней поверхности частиц катализатора (или / к), во втором — его удельной поверхности. [c.144]

Фактически диаметры пор изменяются в очень широких пределах— от 10 А и менее до 300А. Для цеолитсодержащих катализаторов удельная поверхность, удельный объем пор и средний их диаметр в значительной степени характеризуют пористую структуру матрицы. В границах диаметров пор алюмосиликатов и условий их работы диффузия всегда идет в области Кнудсена, коэффициент диффузии пропорционален диаметру пор и увеличение среднего диаметра пор повышает эффективность катализатора. [c.215]

Таким образом, на установках каталитического крекинга катализатор находится в весьма тяжелых усдониях. Свежий катализатор, догруженный в установку, довольно быстро изменяет свои свойства [7, 8]. Прежде всего уменьшаются его каталитическая активность и селективность. Одной из причин ухудшения свойств катализатора является изменение его удельной поверхности, структуры пор и других физических свойств ( старение катализатора ). Другая причина — отравление катализатора, обусловленное изменением химических и каталитических свойств его поверхности. Отравление катализатора может быть обратимым. В этом случае активность катализатора после удаления каталитических ядов полностью восстанавливается. В частности, азотистые основания и коксовые отложения обратимо отравляют алю-мосиликатный катализатор — при окислительной регенерации они лолностью сгорают. При необратимом отравлении каталитические яды не удаляются на какой-либо стадии процесса и постепенно накапливаются на поверхности катализатора. Такими ядами являются металлы и их соединения, содержащиеся в сырье. Накопление металлов на поверхности катализатора приводит к увеличению образования кокса, легких газов и к уменьшению выхода бензина. В результате существенно ухудшаются технико-эконо-мические показатели процесса крекинга. [c.7]

Нами исследовались изменения структуры пор и удельной поверхности цеолитсодержащих катализаторов крекинга при закоксовании, а также характеристики кокса, вьщеленного с поверхности катализатора [28, 29]. Как установлено, преобладающая часть кокса на катализаторах крекинга представляет собой сферообразные частицы. Их размер достигает 30 нм и мало зависит от содержания образующегося кокса при его изменении в пределах 0,4 до 7,0% (масс.). Возможность образования крупных глобул получает логическое объяснение, если допустить, что углеводороды и продукты их уплотнения могут мигрировать по поверхности катализатора. Такое допущение основывается на том, что для миграции требуется существенно меньшая энергия, чем для перехода из адсорбированного состояния в газообразное (примерно на величину, равную теплоте испарения). Поскольку промежуточные продукты реакций уплотнения способны частично десорбироваться в газовую фазу, естественно, они способны и к диффузии по поверхности. Определенным подтверждением этого является ранее отмеченный факт пла-сти>шого состояния кокса, выделенного из катализатора крекинга, при температурах 450-500 °С. Предположение о диффузии было подтверждено также исследованиями по изучению влияния термообработки в токе гелия на распределение кокса по грануле аморфного алюмосиликатного катализатора крекинга. Как установлено, после прогрева наблюдается выравнивание распределения кокса. [c.10]

В табл. 3.3 приведены данные [124] по изменению удельной поверхности при обработке свежего и закоксованного аморфного алюмосиликатного катализатора крекинга азотом, воздухом и парами воды при различных температурах. При обработке водяным паром оба катализатора спекаются быстрее, чем при обработке азотом. При этом кокс препятствует уменьшению удельной поверхности. Очевидно, он служит барьером, затрудняющим слияние глобул, из которых состоит катали-заторная частица. Кроме того, кокс в определенной степени защищает поверхность катализатора от действия водяного пара. При обработке катализатора воздухом закоксоЮнные ишрики спекались сильнее, чем шарики, не содержащие кокса. При 700 °С поверхность закоксованного катализатора существенно уменьшилась, по-видимому, из-за перегрева. К сожалению, данных, позволяющих оценить влияние водяного пара на скорость спекания промышленных катализаторов в тех концентрациях, в которых он присутст ет при регенерации, в литературе нет. [c.55]

А нельзя ли совместить высокую прочность и высокую удельную поверхность алюмооксидного катализатора и высокую химическую активность и стойкость к сульфатации титаноксидного катализатора [c.156]

При разработке катализатора необходимо учитывать, что каталитическое действие твердой фазы определяется ее селективностью, удельной активностью и удельной поверхностью, а также влиянием специфичных ингибиторов. Поэтому для относительно простого процесса (например, полное гидрирование ненасыщенной молекулы) выбирается металл, дающий наивысшую активность (с учетом его цены). Этот металл наносится на носитель таким образом, чтобы получить возможно большую его поверхность. Для реакции гидрирования может быть подобран носитель с развитой поверхностью, который проявляет некоторую активность в этой реакции, например СГ2О3. Однако активные металлы обладают настолько более высокой удельной активностью, что носители лучше рассматривать как средство создания наиболее развитой поверхности первичного катализатора. [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология