Газовые реакции на поверхностях. Общие принципы

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]

При термокаталитической переработке происходит взаи-модсйстние железоокисного катализатора, приводящее к образованию новой твердой фазы коксовых отложений, т. е. мы имеем дело с топохимической реакцией, для которой характерны некоторые общие закономерности, а именно протекание реакции через образование ядер (зародышей) новой твердой фазы и их рост. В реакциях газа с твердым телом образование этих зародышей происходит, как правило, на поверхности твердого реагента или, по крайней мере, в слое, прилегающем к этой поверхности. После появления новой фазы реакция обычно локализуется на поверхности раздела твердых фаз — реагента и продукта реакции [3.39]. Химические свойства поверхности в принципе определяются природой протекающих химических превращений и их скоростями И то и другое может быть оценено лишь в результате трактовки косвенных измерений. В случае исследования реакции твердого тела с газом анализ может быть проведен с учетом -изменения состава газовой фазы. [c.71]

Основное направление научных работ — нефтехимия. Установил ряд принципов приложения кинетических уравнений к расчетам реакционных узлов. Создал (1938— 1948) методы расчета реакторов трубчатого и смесительного типа с подвижной контактной массой. Вывел обобшенное уравнение неразрывности многокомпонентного газового потока реагирующих веществ. Нашел (1946) общее решение кинетической задачи реакций крекинга многокомпонентных смесей углеводородов, проводимых на поверхности твердого катализатора в проточных системах. Разработал (1939) основные принципы теории рециркуляции, которая дает возможность выбирать оптимальные условия процессов. Открыл (1971) закон, позволяющий определять недостающие или избыточные количества компонентов для приведения смеси к заданному составу. [c.350]

Газовая хроматография представляет собой очень удобный метод для измерения количеств реагирующих веществ, действительно адсорбированных на новерхности катализатора во время протекания реакции. Рассмотрим сначала общие соображения. Важно понять, что нри определенном давлении данного реагирующего вещества его количество, адсорбированное на катализаторе при равновесии (определяемое из прямых адсорбционных измерений), может быть несколько меньше или вообще не соответствовать количеству этого реагирующего вещества, фактически адсорбированному во врем я каталитической реакции нри том же самом парциальном давлении. Так, нри каталитическом разлои ении германа ОеН4 на металлическом германии поверхность во время реакции оказалась покрытой сплошным монослоем хемосорбированного водорода, тогда как максимальное покрытие, достигаемое в отдельных равновесных измерениях адсорбции водорода на германии, было меньше 60% [528—532]. Заполнения поверхности, получаемые во время действительного хода катализа, должны зависеть от механизма реакции и в особенности от то11 ее стадии, которая определяет скорость процесса. Это в настоящее время совершенно неоспоримо установлено Тамару [532—540], главным образом нри изучении реакций синтеза и разложения аммиака на металлических катализаторах. В отличие от многих предшественников, изучавших эту реакцию [541], Тамару обращал основное внимание на измерение количества вещества, адсорбированного во время катализа. Он нашел, кстати, что во время синтеза аммиака на дважды про-мотированных /келезных катализаторах адсорбция азота значительно ускоряется в присутствии водорода и ее скорость оказывается почти в десять раз больше скорости образования аммиака (см. гл. 8). Тамару был одним из первых исследователей, понявших [533], что измерения адсорбции на поверхности во время катализа можно проводить, используя принципы газовой хроматографии. [c.148]

Одним из первых методов изучения структуры был упомянутый выше метод зеркал Панета, в котором, подвергая химическому анализу продукты взаимодействия неизвестных радикалов К с металлическим зеркалом (например, PbR4 в случае металлического свинца), можно было установить структуру этих радикалов. На этом же принципе основаны разнообразные методы химического титрования радикалов. Так, при прибавлении к реагирующей системе молекулярного иода анализ химического строения образовавшихся иодидов мог позволить идентифицировать радикалы, образующиеся в системе. В некоторых случаях структуру радикалов Р, участвовавших в реакции, можно было установить, анализируя утяжеленную фракцию, содержащую димеры К—К. В ряде случаев химические приемы применяли также и для оценки количества радикалов в реагирующей системе. Наиболее известен так называемый, толуольный метод М. Шварца, основанный на том, что при прибавлении толуола к большому числу реагирующих по радикальному механизму газовых систем активный радикал, взаимодействуя с толуолом, приводит к образованию бензильного радикала, активность которого настолько мала, что он практически полностью превращается в дибензил. Измеряя количество образованного дибензила на выходе -струевой установки, можно определить полное число радикалов, образовавшихся в данной системе. Об общем количестве образовавшихся радикалов можно судить по скорости их реакций со специально введенной твердой поверхностью. Так, например, Мель-вилль и Робб измеряли концентрацию атомов водорода в некоторых фотохимических процессах по скорости посинения трехокиси молибдена, частично восстанавливавшейся при взаимодействии с этими атомами. [c.14]