Поверхность катализаторов центры

Увеличение давления до уровня, превышающего давление начала конденсации, при неизменной температуре реакции способствует образованию жидкой фазы. Наличие жидкой фазы влияет на скорость диффузии. Скорость диффузии водорода через жидкие углеводороды мала активные центры катализатора в заполненных жидкостью порах практически пе участвуют в реакции. Суммарная скорость превращения смешаннофазной системы определяется н% ичи водорода на поверхности катализатора. Следовательно, в реакторе должны быть созданы условия, ведущие к уменьшению толщины жидкостной пленки. [c.47]

При выводе изотермы Лэнгмюра принято допущение, что поверхность катализатора является однородной и содержит активные центры, каждый из которых может адсорбировать лишь одну молекулу (адсорбция на однородной поверхности в монослое), и адсорбированные молекулы не взаимодействуют между собой. При этих допущениях скорость поверхностной реакции [c.98]

Поверхностная адсорбция обусловливает механизм действия многих катализаторов. При адсорбции на активных центрах поверхности катализатора в молекулах адсорбируемого вещества происходит разрыв внутримолекулярных связей. Образовавшиеся при этом атомы легко взаимодействуют с другим адсорбированным на катализаторе веществом либо с веществом прилегающей фазы, образуя новое химическое соединение, [c.87]

Хотя уже говорилось о том, что поверхность катализатора служит местом протекания каталитической реакции, из этого не следует, что именно так обстоит дело во всех случаях. Большинство кристаллических тел имеет поликристаллическую структуру, и на поверхности между микрокристаллами есть множество активных центров для протекания каталитической реакции. Аморфные вещества, такие, как окиси и гидроокиси многих металлов, могут иметь поры, молекулярные трещины и неправильные поверхности, доступность которых для химической реакции сильно зависит от природы реагирующих веществ и от условий эксперимента. Газообразные вещества (Нз, Н2О, СО, СО2, N0 и многие другие) могут сильно сорбироваться на таких твердых телах , как стекло, кварц и металлы. Количество газа, которое монгет быть десорбировано откачиванием стеклянной или [c.532]

На схеме представлены этапы превращения транс-1,2-диметилциклопентана в ис-форму. Исходный транс-1,2-диметилциклопентан (А) адсорбируется двумя атомами углерода и одним атомом водорода на трех центрах адсорбции катализатора с образованием (Б). Адсорбированный по соседству атом водорода атакует молекулу углеводорода с образованием переходного комплекса (В). Последний далее распадается с вхождением атакующего атома водорода в молекулу углеводорода и с одновременным уходом из нее ранее принадлежавшего ей другого атома водорода (Г). Образовавшийся при этом адсорбированный на поверхности катализатора цис-1,2-диметилциклопентан десорбируется в объем (Д). [c.71]

В работе [90] на примере гидрирования циклопропана исследована удельная каталитическая активность ряда нанесенных и ненанесенных металлических катализаторов и определена активная поверхность металла. В качестве катализаторов использовали Ni, Со, Мо, Rh, Pt и Pd, нанесенные на А Оа, кизельгур и активированный уголь, а также Pt- и Pd-черни. Активность и поверхность катализаторов определяли методом импульсного отравления поверхностных активных центров оксидом углерода. Установлено, что наиболее активными и селективными являются Ni-катализаторы, восстановленные при 360 °С. Показано, что в присутствии Ni, Со, Мо и Rh проходит как гидрогенолиз циклопропана, так и его гидрокрекинг на Pt и Pd крекинг не протекает. По общей активности исследованные катализаторы располагаются в ряд Rh > Ni > Pd > Pt > Мо > Со, по активности в реакции гидрокрекинга получен иной ряд Ni > Со > Мо > Rh > Pt, Pd. Эти результаты показывают, что примененный метод с использованием гидрогенолиза циклопропана в качестве модельной реакции дает возможность быстро и достаточно точно определять удельную активность металлсодержащих катализаторов и поверхность металла. Полученные результаты хорошо согласуются с данными, найденными классическими методами. [c.104]

Механизм отравления Pt-катализатора в ходе превращений 3-метилпентана исследован с помощью изотопных методов [117]. Показано, что в ходе протекания реакций Сз-дегидроциклизации и изомеризации происходит необратимое удерживание части молекул углеводорода на катализаторе, следствием чего является селективное отравление активной поверхности катализатора. Предполагают, что реакции Сз-дегидроциклизации и изомеризации алканов протекают на участках поверхности Pt-черни, представляющих собой определенную геометрическую комбинацию атомов металла. При этом из участия в реакциях дегидроциклизации — изомеризации выводится весь активный центр, если этому предшествует хотя бы частичное блокирование атомов в ансамбле. В то же время реакция дегидрирования может успешно протекать на оставшейся незанятой части ансамбля. В соответствии с этим на рис. 42 изображены возможная схема хемосорбции 3-метилпентана при его Сз-дегидроциклизации и схема хемосорбции метилциклопентана при гидрогенолизе на грани Pt (111) [118]. Таким образом становится очевидным определенное сходство в строении промежуточных комплексов реакций Сз-дегидроциклизации алканов, гидрогенолиза циклопентанов и изомеризации алканов [63, 82, 101, 118]. [c.224]

С целью выяснения роли алкенов и водорода в процессе Сб-дегидроциклизации и изомеризации алканов исследованы [125] превращения 3-метилпентана, а также З-метилпентена-1, цис- и транс- изомеров 3-метилпен-тена-2 на платиновой черни при температуре 300—390 °С Е1 токе Нг и Не при ( азличном содержании Нг в газе-носителе. Выявлено четкое влияние концентрации Нг в газе-носителе на превращения (Сз-циклизация, скелетная изомеризация, образование метилциклопентана и бензола) 3-метилпентана и изомерных алкенов. Полагают [125], что скелетная изомеризация должна проходить через промежуточный поверхностный комплекс, общий для 3-метилпентана и 3-метилпентенов. Этому комплексу соответствует полугидрированное поверхностное состояние углеводорода, адсорбированного на двух центрах. При малом содержании Нг возникает сильное взаимодействие между углеводородом и металлом с образованием кратных связей углерод—платина, что приводит к образованию З-метилпентена-1 из 3-метилпентана и. к частичному покрытию поверхности катализатора коксом. При больших количествах Нг преобладает слабое взаимодействие, увеличивается время жизни промежуточного комплекса и протекают характерные реакции дегидрирование алкана с образованием 3-метилпентена, Сз-де- [c.229]

Кислотные центры на поверхности катализатора обладают высоким сродством к электрону или к химически активным протонам и поэтому способны превращать углеводороды в активную форму (например, в карбкатион) путем удаления из молекулы ионов водорода или, возможно, путем присоединения к ней протонов [205]. [c.195]

Диффузия молекул, исходных веществ, адсорбированных на поверхности катализатора, к активным центрам [c.273]

Несколько отличный механизм отравляющего действия сероводорода можно предположить на хлорированных алюмоплатиновых катализаторах низкотемпературной изомеризации. Известно, что хлорированный 17-оксид алюминия способен изомеризовать парафиновые углеводороды с высокой начальной активностью даже при отсутствии платины [91, 101]. Диссоциативная адсорбция сероводорода донорно-акцепторными центрами хлорированного оксида алюминия должна снижать кислотность поверхности катализатора. Подобный характер взаимодействия Н2 5 с поверхностью прокаленного оксида алюминия отмечался в литературе [102]. Непрочность подобной связи обуславливает возможность восстановления активности катализаторов низкотемпературной изомери- [c.88]

Таким образом, сернистые соединения, обладая большим сродством к поверхности катализатора, содержащего активный кислород, взаимодействуют с ней в первую очередь с образованием сульфонового комплекса, который характеризуется, как показывают экспериментальные данные, более высокой устойчивостью, чем карбоксилатный комплекс, при температурах 500-б00°С. При более высоких температурах (700°С) скорость разрушения сульфонового комплекса с образованием 502 существенно (в 4-7 раз) возрастает, тем самым обеспечивая доступ к окислительным центрам другим углеводородам. Этим обусловлено сближение кривых скоростей образования СО2 для различных видов сырья при температуре 700 С. В этих условиях сернистые соединения перестают выполнять свою ингибирующую роль и сульфоновые комплексы разрушаются с образованием 502. [c.24]

Стадия 2. Полученный гептен притягивается к активному центру катализатора, отдающему протон с образованием вторичного карбоний-иона. Последний остается в состоянии адсорбции на поверхности катализатора. [c.337]

Титрование взвеси катализаторов бутиламином в безводном растворителе с набором индикаторов Гаммета (Яо-индикаторов) позволяет дифференцировать центры на поверхности катализатора по величине их кислотности. [c.130]

Для придания катализаторам большей избирательности, повышения их термической стойкости, механической прочности и активности их часто применяют не в виде чистых веществ, а в форме многокомпонентных систем смешанных, на носителях, промотированных катализаторов. У смешанных катализаторов (обычно смесь двух и более окислов, например А12О 3 и ТНО г, А 2О 3 и Сг 2О 3) активность катализаторов часто есть функция состава. Промоторами называются вещества, которые не обладают каталитическими свойствами, но добавление которых к катализатору значительно увеличивает его активность. Промоторы либо стабилизируют активную фазу катализатора к нагреванию и другим воздействиям (препятствуют самопроизвольному укрупнению кристаллов катализатора), или изменяют строение и химический состав активной фазы. Их роль, вероятно, сводится к синтезу на поверхности катализатора центров новой химической природы. В первом случае говорят о структурообразующем промотировании, [c.127]

Образование карбидов при распаде окиси углерода на металлах группы железа было подтверждено Фишером и Баром [29], а впослед-ствие также Баром и Жессеном [30]. Фишер и Кох [31] пришли к следующим представлениям о химизме синтеза .. . окись углерода и водород сначала адсорбируются па поверхности катализатора. После этого окись углерода на активных центрах катализатора химически связывается с одновременным ослаблением углерод-кислородной связи. Реакционно-активный водород образует с кислородом воду. Углерод, связанный в виде карбида, соединяется с активным водородом и освобождается из карбида в виде радикалов СН—, СНа—и СНз—, которые эатем полимеризуются в различные углеводороды, остающиеся сначала адсорбированными на катализаторе. [c.86]

Порозпость катализатора — это объем зернистого слоя, пе занятый частицами, т. е. доля пустоты в общем объеме зернистого слоя (в м /м ). В этом свободном объеме движется парогазовая илипа-рожидкостная реакционная смесь, проходя через слой катализатора. Порозность зависит от формы частиц, их шероховатости, плотности упаковки в слое. Порозность частиц влияет на сопротивление в слое катализатора. Частицы катализатора обладают внутренними порами, в которых происходит диффузия сорбирующихся и реагирующих компонентов. Большая часть активных центров катализатора расположена внутри пор. Реакции гидрирования протекают как на поверхности катализатора, так и внутри его пор. [c.79]

На катализаторах с высокой кислотной и низкой гидриру — ю цей активностями скорость гидрокрекинга сырья зависит от дсвления более сложно. При невысоких давлениях концентрация водорода на поверхности катализатора мала и часть кислотных его центров не участвует в ионном цикле в результате дезактивации коксом. С другой [c.230]

Роль поверхности в инициировании активных центров, которые ведут цепь главным образом в гомогенной фазе, уже обсуждалась этим далеко но исчерпывается поведение катализатора в каталитических реакциях. Реакцип, которые происходят полностью на поверхности катализатора, встречаются, по-видимому, гораздо чаще. Этот класс реакций отличается от рассмотренных выше тем, что скорость таких реакций прямо пропорциональна количеству катализатора. Когда такая зависимость не подтверждается эксиериментально, то это может означать, что реакция идет по смешанному механизму или же скорость реакции лимитируется диффузией. Объяснение экспериментальных данных с помощью конкретного механизма в таком случае становится исключительно трудным. Если скорость реакции зависит от первой степени концентрации катализатора, то экспериментальные данные по скоростям реакции подвергаются обработке, хотя и в этом случае остается неопределенность, связанная с отсутствием точных данных по изотермам сорбции всех частиц, принимающих участие в процессе. [c.540]

Если рассматривать поверхность катализатора как набор определенного числа активных центров S°, способных образовывать химические связи с адсорбироваными частицами, то можно ожидать, что вещества, которые могут вступать в реакцию с активными центрами катализатора, будут ингибировать процесс. При этом эффективность ингибирования будет зависеть от относительного давления адсорбатов и их констант сорбции. Рассмотрим в качестве примера простую ленгмюровскую сорбцию двух сорбатов АиВ на активных центрах поверхности S° [c.543]

Приведенные выше краткие сведения о входящих в состав нефтяных остатков химических соединениях, свидетельствует о крайней сложности их химического состава. Наличие широкой гаммы углеводородов различных гомологических рядов, разнообразный качественный и количественный состав гетероатомных соединений с широким диапазоном изменения физико-химических свойств, позволяет отнести нефтяные остатки к особому классу нефтяных дисперсных систем. Исходя из того, что основные химические реакщш каталитического гидрооблагораживання осуществляются на активной поверхности полидисперсных катализаторов с развитой структурой пор, наличие сведений лишь о компонентном составе сырья недостаточно. Эффективность процесса, который в общей форме может быть представлен, как результат взаимодействия двух дисперсных систем сырье — катализатор, зависит от эффективной диффузии молекул к активным центрам и в целом определяется тем, насколько эффективно используется вся активная поверхность катализатора. [c.21]

Большинство протекающих каталитических реакций и их скорость зависит от копичества активных центров на поверхности катализатора. Истинная активность катализатора, оцениваемая значением пропорциональна активной поверхности. В грануле пористого катализатора активная поверхность представлена в виде стенок пор различного диаметра. В порах малого диаметра сопротивление диффузии значительное и кажущаяся активность снижается. Поры большого размера имеют малую поверхность и по этой причине кажущаяся активность их также невысока. Следовательно, для достижения оптимально высокой активности в катализаторе должно быть обеспечено определенное соотношение числа пор больших и малых размеров. Вместе с тем, в зависимости от количественного соотношения пор различных размеров, катализаторы характеризуются различной насьшной плотностью р . Увеличение пор малого диаметра ведет к увеличению значения р , а увеличение числа пор большого диаметра приводит к снижению значения катализатора. Общее уравнение, связьшающее кажущуюся константу скоростк реакции с истинной константой скорости и физико-химическими характеристиками катализатора в упрощенной форме, имеет следующий вид [c.80]

Предложен ряд теорий, объясняющих, или вернее предполагающих, схемы дейстеия катализаторов. С нашей точки зрения наибольшего внимания заслуживает мультинлетная теория катализа, разработанная акад. Баландиным. Согласно этой теории поверхность катализатора неоднородна, на ней имеются отдельные активные точки. Несколько активных точек образует каталитический центр — мультиплет. На таком каталитическом центре и происходит химическая реакция. Молекулы реагирующих веществ притягиваются к активным центрам, сгущаются вокруг них или, как говорят, адсорбируются на катализаторе. В результате одновременного притяжения 1 нескольким активным точкам внутри молекулы возникают напряжения, приводящие к разрыву реагирующей молекулы с образованием новых молекул и протеканию ряда последующих реакций. [c.45]

Чтобы реагирующая люлекула могла одновременно притягиваться несколькими атомами к активным точкам мультиплета, необходимы два условия во-первых, активные центры должны отстоять не слишком далеко друг т друга, чтобы си.лы притяжения атомов реагирующих молекул к атомам активных центров были достаточно велики во-вторых, необходимо совпадение расположения активных точек в мультпплете с положением реагирующей молекулы. При соблюдении указанных условий реагирующая молекула при ( опрпкосновенип с катализатором проходит ряд состояний, изменяясь следующим образом 1) исходная молекула 2) та же молекупа, адсорбированная на поверхности катализатора 3) наиболее тесная взаимосвязь с мульти-илетом с последующим разрывом реагирующей молекулы 4) превращение новообразованных (ири разрыве исходной молекулы) молекул 5) выделение (де-сорбцпя) вновь образованных молекул (кроме наиболее тяжелых и углистых). [c.45]

Эти исследования — наглядный пример использования стереохимических представлений в катализе. Они свидетельствуют о возможности существования на поверхности катализаторов наборов активных центров, оптимальных для катализа определенных молекул благодаря соответствию межатомных расстояний и углов кристаллической решетки катализатора и аналогичных параметров молекул субстрата. Естественно, что увеличение или уменьшение параметров решетки приведет к изменению геометрии активных центров, а следовательно, к росту или уменьшению скорости реакции в зависимости от улучшения или ухудшения соответствия между реакционным индексом молекулы субстрата и активным центром. Позднее различие каталитической активности гладкой поверхности металлических катализаторов, ступенчатых структур, выступов и пиков на ней наглядно продемонстрировал Соморджай (см. разд. У.5). Приведенные данные являются также серьезными доводами против представлений о гидрировании вдали от поверхности катализатора [15]. Следует также специально подчеркнуть, что представления о существовании на поверхности катализатора оптимальных активных центров получили подтверждение при изучении гидрогенолиза оптически активных соединений [16—20]. [c.13]

Строго говоря, скорость реакции 5 зависит от давления водорода, так как число свободных активных центров на поверхности катализатора, на которых может адсорбироваться циклоалкен с образованием а,Р-диадсорбированных частиц, зависит от количества водорода в системе. С учетом этого вывод Сигеля [2] становится еще более убедительным, так как при высоких давлениях Нг с увеличением его количества в системе скорость образования а,Р-диад-сорбированных частиц (реакции 3 и б) уменьщается еще сильнее. [c.24]

Несомненный интерес представляет цикл работ Со-морджая и сотр. [174—177] по исследованию кинетики различных реакций (в том числе дегидроциклизации) на монокристаллах металлов (Р1, 1г, N1, Ag) с одновременным определением структуры и состава поверхности методом дифракции медленных электронов и Оже-спект-роскопии. Показано, что атомные ступеньки на поверхности монокристалла Р1 являются активными центрами процессов разрыва связей С—Н и Н—Н. Зависимость скоростей реакций дегидрирования и гидрогенолиза циклогексана и циклогексена от структуры поверхности Р1 свидетельствует о существовании изломов и выступов на атомных ступеньках. Такие дефекты структуры являются особенно активными центрами процесса расщепления С—С-связей. Установлено, что активная поверхность Р1 в процессе реакции покрывается слоем углеродистых отложений свойства этого слоя существенно влияют на скорость и распределение продуктов каталитических реакций. Показано, что дегидрирование циклогексана до циклогексена не зависит от структуры поверхности (структурно-нечувствительная реакция). В то же время дегидрирование циклогексена и гидрогенолиз циклогексана являются структурно-чувствительными реакциями. Полученные результаты позволили расширить классификацию реакций, зависящих от первичной структуры поверхности катализатора и от вторичных изменений поверхности, возникающих в процессе реакции. При проведении реакций на монокристаллах 1г показано, что ступенчатая поверхность 1г в 3—5 раз более активна в [c.252]

Согласно Мэкстеду [106], который приписывает адсорбционной блокировке активных центров механизм отравления катализатора, у яда имеется свободная электронная пара, при помощи которой он и присоединяется к поверхности катализатора. Мэкстед показал, что отравленный катализатор можно регенерировать путем окисления некоторыми перкислотами (перванадиевая, пероловянная, пермолибденовая) в присутствии перекиси водорода. При этом яд превращается в нетоксическое соединение с экранированной структурой , которая уже не обладает необходимой для присоединения к катализатору свободной электронной парой. [c.268]

Приводятся данные, что поверхностное восстановление Ре 04 может происходить несколько глубже [3.26]. В результате образуются более восстановленные места, на которых возможно появление атомарного железа в виде кратковременно живущих дефектов. Эти места и выступают как активные центры, на которых реализуется карбидный цикл. Возможно, что атомы железа возникают и одновременно реагируют с углеродом углеводорода в момент восстановления при образовании промежуточного активного комплекса окисла железа с молекулой углеводорода. При этом водород реагирует с кислородом окисла. Здесь катализатор существует в виде фазы Ре Оз, через которую диффузии углерода не происходит. Поэтому в данном случае образуются по-ликристаллические высокодисперсные графитоподобные отложения. Присутствие калия в железоокисном катализаторе дегидрирования низших углеводородов стабилизирует окислы железа и также обеспечивает саморегеиерацию катализатора [3.27, 3.28]. Содержание калия должно быть эквивалентно образованию монослоя его па поверхности катализатора. [c.67]

Согласно ОДНОЙ теории, активные центры на поверхности катализатора связываются с дефектами в кристаллической решетке. Если молекулы промотора незначительно отличаютср по размерам от молекул катализатора, молекулы промотора могут внедриться в кристаллическую решетку катализатора и вызвать тем самым ее искажение. Уже при весьма малом количестве такой добавки может резко увеличиться число дефектов в решетке и, следовательно, активность катализатора. Имеется много прямых доказательств справедливости этой теории. [c.305]

Катализаторные (контактные) яды бол ьшей частью воздействуют на катализатор, адсорбируясь на его поверхности и подавляя таким образом активные центры. Может произойти простое осаждение инертного вещества на поверхности катализатора, что приводит к блокированию пор и делает внутреннюю поверхность катализатора недоступной для реакционной смеси. Некоторые ка тал изаторные яды вызывают спекание поверхности катализатора. Другие катал изаторные яды нейтрализуют избирательную способность катализатора, вероятно, адсорбируясь в основном на той части поверхности, которая ускоряет нужную реакцию. [c.306]

Определение кислотности как критерия каталиттес-1К0Й активности является сложной задачей, поскольку при этом важно знать не только силу кислотных центров на поверхности катализатора, но также и их природу. Данные о силе протонных и апротонных центров особенно необходимы при изготовлении оптимальных катализаторов с требуемыми кислотными свойствами. [c.129]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология