Каталитические процессы параметры

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]

В общ,ую процедуру принятия решений при оптимизации пористой структуры катализатора, рассмотренную в разд. 3.1, входит в качестве обязательного этапа составление математической модели гетерогенно-каталитического процесса на зерне катализатора и идентификация ее параметров. Эта модель должна отражать как геометрические характеристики структуры зерна, так и важнейшие особенности собственно физико-химических процессов, протекаюш,их в нем. Для наглядности представления последних удобно мысленно выделить фиксированную группу молекул исходных веществ, которая участвует в ряде последовательных физико-химических стадий суммарного контактного процесса на зерне катализатора 1) перенос исходных веществ из реакционной смеси к внешней поверхности частиц катализатора 2) перенос исходных веществ от внешней поверхности частиц катализатора к их внутренней поверхности 3) адсорбция исходных веществ на активных центрах катализатора 4) реакция между адсорбированными исходными веществами и перегруппировка адсорбционного слоя 5) десорбция продуктов реакции 6) перенос продуктов реакции от внутренней поверхности частиц катализатора к их внешней поверхности 7) перенос продуктов реакции от внешней поверхности катализатора в объем реакционной смеси. [c.149]

При исследовании кинетики реакций весьма важен вопрос о выборе контролируемого параметра. В простых газо-жидкостных процессах, в которых хорошо изучены направления химических превращений (например, реакции гидрирования непредельных соединений или восстановления нитросоединений водородом), контролируемым параметром может служить давление. Процесс в этом случав проводят статически в изохорических условиях, а скорости реакций измеряют по скорости изменения давления в системе. Математическая обработка полученных результатов достаточно проста. Для сравнительно простых реакций можно применять адиабатический метод исследования кинетики [4—6], когда контролируемым параметром является только температура. Метод основан на определении скорости разогрева (охлаждения) адиабатического реактора и применим для сильно экзотермических (или эндотермических) реакций. Для его использования нужно знать тепловые эффекты реакций и теплоемкости реагентов и продуктов. Надо, однако, иметь в виду, что при применении чисто адиабатического метода всегда есть опасность непредвиденного изменения направления реакции по мере повышения температуры, что сразу затрудняет расшифровку полученных данных. Гораздо большую перспективу имеет применение для исследования каталитических процессов метода неизотермического эксперимента, где наряду с анализом веществ производится замер профиля температуры по длине слоя катализатора или по ходу опыта. [c.403]

Программно-целевая система принятия решений при разработке каталитического процесса. Конечная цель системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса — построение адекватной математической модели ХТП и решение на ее основе проблем создания промышленного технологического процесса, его оптимизации и построения системы управления для поддержания оптимального режима функционирования. Стратегия достижения этой цели включает целый ряд этапов и направлений качественный анализ структуры ФХС синтез структуры функционального оператора системы идентификация и оценка параметров математической модели системы проектирование промышленного процесса оптимизация его конструктивных и режимных параметров синтез системы оптимального управления и т. п. Каждый пз перечисленных этапов, в свою очередь, представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных частных шагов и возможных направлений, которые объединяются в единую систему принятия решений для достижения поставленной цели. [c.32]

В теоретических работах [57—60], посвященных выявлению классов химических реакций на основе модельных кинетических схем, показана возможность повышения эффективности каталитических процессов, протекающих при периодически меняющихся управляющих параметрах. В связи с этим возникают задачи циклической оптимизации, тесно связанные с традиционной теорией оптимального управления. Основной целью решения таких [c.287]

Идею изучения активных центров гетерогенного катализа при помощи метода ЭПР можно сформулировать следующим образом если активный центр катализатора парамагнитен и дает сигнал ЭПР, то уже сам факт наблюдения спектра ЭПР в ряде случаев может иметь важное значение для понимания элементарного механизма каталитического процесса. Параметры сигнала позволяют сделать далее ряд более детальных заключений о валентном состоянии активного центра, о его структуре, электронном состоянии, характере взаимодействия со средой. (Как будет показано ниже, параметры спектра ЭПР очень чувствительны к таким характеристикам, как симметрия кристаллического поля, делокализация электронов в твердом теле и т. д.) [c.37]

Данная работа ставит своей целью проанализировать всю совокупность проблем, связанных с контактно-каталитическими производствами, н наметить пути решения этой проблемы на основе глубокого исследования внутренней сущности процессов-на базе системного анализа с использованием новых, современных методов моделирования, оптимизации, новых методов параметрической идентификации моделей, нового экспериментального оборудования, позволяющего оценивать параметры моделей с высокой точностью. На основе этих исследований выдаются рекомендации по оптимальному проведению и аппаратурному оформлению контактно-каталитического процесса. [c.19]

Основные каталитические процессы в нефтехимической и химической промышленности характеризуются многостадийностью собственно химических превращений при значительном числе участвующих в них реактантов. Последнее является причиной многомерности и сложности математических моделей, в которые входят большое количество уравнений, в первую очередь материального и теплового балансов. Практическое использование подобных моделей затруднительно, ибо для получения на ЭВМ полей концентраций реагентов и температуры в реакторе требуются большие затраты машинного времени. Это приводит во многих практических ситуациях к чрезмерному усложнению процедур структурной и параметрической идентификации и к невозможности научно обоснованного выбора математической модели каталитического процесса, отражающей результаты промышленного эксперимента в широком диапазоне изменения технологических параметров. Эффективный путь преодоления этих трудностей состоит в сокращении размерности уравнений модели за счет априори построенных уравнений инвариантов физико-химических (реакторных) систем. Инварианты позволяют также осуществить предварительную оценку параметров реакторных моделей, проверить обоснованность выбора граничных условий. [c.242]

Функциональные операторы перечисленных стадий, объединен-ные в математическую модель контактно-каталитического процесса на зерне катализатора, включают следующие группы параметров, подлежащие идентификации параметры адсорбционно-десорбционного равновесия кинетические коэффициенты поверхностных процессов коэффициенты переноса транспортных стадий. [c.149]

С этих же позиций могут быть объяснены наблюдаемые закономерности кинетики каталитических процессов. Различные формы моделей кинетики процессов адсорбции и десорбции с учетом вида твердой поверхности приведены в табл. 3.3. Здесь же указаны основные параметры моделей кинетики — константы скорости адсорбции и десорбции К ,. [c.151]

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]

Параметры некоторых промышленных каталитических процессов [c.477]

Рассмотренный пример показывает, что соответствующим подбором параметров гетерогенно-каталитического процесса можно реализовать тот или иной вид его самоорганизации для достижения необходимой эффективности и избирательность каталитического процесса как саморегулируемой кибернетической системы. [c.310]

Количество подобных примеров можно было бы значительно увеличить. Однако уже из изложенного ясно, что феноменологическая кинетика гетерогенно-каталитических процессов в жидкой, фазе может быть весьма разнообразна из-за многочисленности факторов, влияющих на скорость реакции через сорбционные свойства компонентов и физико-химические параметры самого катализатора. [c.55]

Чтобы вся внутренняя поверхность катализатора была равнодоступна реагирующим молекулам, надо уменьшать размеры таблеток, но при этом быстро возрастает сопротивление слоя катализатора движению газовой смеси и возрастают энергетические затраты на продувку большой массы газа через слой катализатора. Для определения оптимальных размеров таблеток катализатора и основных параметров процессов в химическом реакторе надо знать зависимость скорости реакции от размеров таблеток, их пористости, активности катализатора, скорости движения газовой смеси и ряда других факторов. Особенно велико влияние размеров таблеток катализатора на скорость гетерогенно-каталитических процессов в жидкой фазе, так как коэффициенты диффузии в этой фазе примерно на четыре порядка меньше коэффициентов диффузии в газовой фазе. Если на катализаторе протекают параллельные или последовательные реакции, то размеры таблеток могут повлиять на селективность процесса. [c.648]

Успешное использование машинных средств при описании каталитических процессов связано с применением адекватного языка описания химической структуры. В настоящее время для описания химических структур все шире используют теоретико-графовые н топологические представления [54—56], например, при установлении изомеров в описании разветвленных молекул [57, 58] перечислении изомеров, соответствующих эмпирической формуле [59] определении структурного сходства и различия однотипных соединений [60] описании перегруппировок в полиэдрических координационных соединениях [61, 62] исследовании корреляций структура—свойство [63] и химическая структура—биологическая активность [64, 65] расчете квантовохимических параметров [63]. Перечисленные подходы, используя тот или иной способ кодирования структур, основываются на методах иденти-фикацпп, распознавания, логических выводов. [c.91]

Все перечисленные выше результаты получены в предположении (14), и, следовательно, скорость распространения фронта (U зависит, вообще говоря, от величины температуры срезки 0. На примере квазигомогенной модели (а = оо) легко показать, что функция со от 0 монотонно возрастающая, и, значит, между ними существует взаимно однозначное соответствие, так что может быть решена и обратная задача для каждого значения параметра (О < 1/(е -h ) существует такое значение температуры, которое может быть принято в качестве определения температуры срезки . Зависимость максимальной температуры 0 от 0 также монотонно возрастающая, поэтому, задавшись точностью в определении 0, можно приближенно определить допустимый интервал для температуры срезки такой, что соответствующая 0 изменяется в пределах допустимой погрешности. Нижняя граница этого интервала строго больше входной температуры. Сравнение его с соответствующим интервалом температур срезки для процесса конденсированного горения показывает, что в гетерогенном каталитическом процессе, описание которого формально отличается от описания процесса конденсированного горения наличием одного параметра "f (отношением теплоемкостей фаз), допустимый интервал температур срезки расширяется в обе стороны. Критерий отсутствия такого интервала температур известен в теории горения как условие вырождения тепловой волны [12]. В гетерогенной каталитической системе его качественно можно охарактеризовать как условие, при котором реактор по своим характеристикам приближается к реактору идеального перемешивания, или когда мала интенсивность межфазного теплообмена, или, наконец, когда мала энергия активации химической реакции. Последний случай самый существенный. [c.36]

Вслед за первыми простейшими моделями, отражавшими лишь факт наличия пузырей и плотной фазы, а также обмен между ними, развитие моделей пошло по пути включения в математическое описание все более детальных механизмов переноса, введения новых параметров. Существенность того или иного параметра в модели зависит от цели, в нашем случае — от того, насколько сильно влияет этот параметр на протекание сложной реакции в слое. Поэтому обратимся к анализу типичных каталитических процессов в кипящем слое и на его основе сформулируем требования к ( ганизации процесса в кипящем слое. [c.45]

Как видно из уравнений (4.15), неизотермический процесс выжига кокса на зерне катализатора характеризуется параметрами и Л0 . Величина 1 , называемая в литературе [144, 157] параметром Тиле, характеризует область протекания процесса-кинетическую или диффузионную. Значения AQj определяют максимальный разогрев зерна и зависят от величин адиабатических разогревов АО д и модифицированного параметра Льюиса Ье = 0 Ср[к (значение последнего лежит в интервале от 0,01 до 0,10 [157]). На основе анализа данных для промышленных каталитических процессов, приведенных в работе [157], принято Ье = 0,037. [c.75]

В то же время имеются теоретические работы, посвященные выявлению классов химических реакций на основе модельных кинетических схем, для которых доказывается возможность повысить эффективность каталитических процессов, протекающих при периодически меняющихся управляющих параметрах. В связи с этим возникают задачи циклической оптимизации, тесно связанные с традиционной теорией оптимального управления и в то же время обладающие рядом существенных особенностей, о которых будет сказано ниже. Основной целью решения таких задач является получение периодических режимов, которые значительно повышали бы эффективность процесса по сравнению с оптимальными стационарными показателями. Но, прежде чем перейти к строгой постановке и решению задач циклической оптимизации, рассмотрим для наглядности пример [31] механизма каталитического процесса, иллюстрирующий эффективность искусственно создаваемого нестационарного режима. [c.41]

Последние два типа неоднородностей служат объектом наших исследований ввиду их значительного влияния па технологические параметры каталитического процесса. Для локальных неоднородностей (второй тин) необходимо установить причину их образования и, по возможности, найти пути устранения, для неоднородностей последнего тина (так как причина достаточно изучена) необходимо оценить их влияние на картину течения в слое, по возможности исследовав их по разным параметрам. [c.5]

Представленные результаты показывают, что для оценки распределения потока внутри слоя наиболее подходит распределение температуры на выходе из слоя. Функцию распределения Р(0) можно использовать для оценки влияния реального распределения потока в слое на параметры каталитического процесса. [c.51]

Выполнено сравнение результатов измерения скорости и температуры на основе экспериментальных данных по исследованию распределения параметров потока на выходе из неподвижного зернистого слоя катализатора. Профили скорости и температуры, замеренные в одном и том же сечении реактора имеют величину коэффициента корреляции в диапазоне Р0и = = 0,61и -=- 0,615. Предложено использовать функцию распределения температуры по сечению реактора для оценки влияния реального распределения потока в слое на каталитический процесс, поскольку с точки зрения информации о внутренней локальной структуре слоя наиболее представительными являются измерения полей температуры. Пл. 3. Библиогр. 14. [c.173]

В результате изменения значений параметров реакционной смеси нестационарными могут оказаться концентрации промежуточных образований каталитического цикла и состояния приповерхностного слоя катализатора, вызывающие изменения констант скорости элементарных стадий. Поверхностные концентрации изменяются по мере протекания каталитического процесса, т. е. со скоростью, близкой по порядку к скорости реакции. Для достаточно быстрых реакций, представляющих практический интерес, масштаб времени изменения поверхностных концентраций М/ лежит большей частью в интервале 10 —10 с. При изменении свойств катализатора, связанных с изменением строения поверхности и состава приповерхностного слоя, приближение к стационарному состоянию обычно включает стадии, отличные от стадий каталитической реакции. Поэтому в большинстве случаев приближение к стационарному состоянию осуществляется намного медленнее протекания каталитической реакции. В дальнейшем через М, будем обозначать характерное время установления свойств катализатора. Величину масштаба времени нестационарного процесса на поверхности катализатора М можно количественно оценить, например, таким выражением [c.16]

Прежде чем изложить некоторые теоретические и экспериментальные данные, относящиеся к сути этой главы, целесообразно очень кратко обсудить вопрос почему и в каких случаях можно ожидать повышения эффективности гетерогенного каталитического процесса при управлении входными параметрами. [c.124]

Общее кинетическое уравнение скорости газового каталитического процесса с учетом влияния на скорость основных параметров технологического режима будет [c.81]

Из рассмотренного видно, что влияние различных факторов на активность катализатора весьма разнообразно. Экспериментальное определение зависимости кат от какого-либо параметра предпочтительно проводить при постоянстве всех других факторов, влияющих соответственно зависимости (1П.47). Для полного моделирования каталитических процессов с оцределением параметрической устойчивости реакторов необходимо знать количественные зависимости. 4 3 от всех влияющих параметров. [c.89]

Активность катализатора имеет решающее влияние на скорость процесса. Характерной особенностью крекинга по сравнению с другими каталитическими процессами является то, что степень превращения введена в ранг основных технологических параметров. [c.243]

Как и для всех каталитических процессов температура является основным, весьма эффективным параметром. Катализаторы активны в сравнительно узком температурном интервале, который зависит от природы катализатора и состава исходного сырья. С ростом температуры увеличивается глубина распада исходного вещества, [c.244]

Ввиду многообразия процессов, осуществляемых в кипящем слое катализатора, и специфики условий работы контактных аппаратов для каждого конкретного случая приводить единую методику их расчета не всегда представляется возможным. По этой причине материал настоящего раздела не претендует на универсальность использования. Цель его — дать последовательное и по возможности достаточное обоснование выбора или расчета основных гидродинамических, тепловых и массообменных параметров, определяющих конструктивные особенности реакторов, в которых проводится тот или иной каталитический процесс. [c.253]

В подавляющем большинстве случаев в присутствии данного кагализатора юмимо основной реакции хротекает еще ряд побочных параллельных или последовательных реакций. Доля прореагировавших исходных веществ с образованием целевых продуктов характеризует селективность катализатора. Она зависит не только от природы катализатора, но и от параметров каталитического процесса, поэтому ее следует относить к определенным условиям проведения реакции. Селективность зависит также от термодина — мрческого равновесия. В нефтепереработке иногда селективность ус овно выражают как отношение выходов целевого и побочного продуктов, например, как бензин/газ, бензин/кокс или бензин/ га > +кокс. [c.82]

Кратность циркуляции катализатора К — параметр, упот — ребл5[емый только к каталитическим процессам, осуществляемым с циркуляцией катализатора между реактором и регенератором. К определяется как отношение количеств катализатора к сырью, пода)заемых в реактор в единицу времени. По кинетическому признаку характеризует концентрацию катализатора в реагирующей системе чем выше К , тем на большей реакционной поверхности катализатора осуществляется гетерогенная каталитическая реакция. Следует добавить, что величина К влияет и на тепловой баланс реакторного блока. [c.125]

Избирательность. Широкое применение каталитических процессов требует подбора катализаторов, избирательно ускоряющих процесс превращения сырья в желательном направлении. Например, крекинг углеводородов сопровождается реакциями дегидрогенизации, изомеризации, полимеризации, циклизации и др. Подбором катализатора и технологических параметров осуществляют процесс в нужном направлении с преимущественным выходом желаемых продуктов. Принцип избирательности используют при выборе алюмосиликатных катализаторов различного строения и структуры, учитывая при этом относительное значение выходов и качеств целевых продуктов. Например, для превращения низкокипящего термически стабильного сырья прил1еняют высокоактивные синтетические катализаторы раз- чожение же тяжелых смолистых дистиллятов осуществляют на менее активных катализаторах. Некоторые природные катализаторы [c.15]

Для описания математических моделей химико-технологических процессов используются системы дифференциальных уравнений в обыкновенных либо в частных производных с различного типа граничными и начальными условиями. Причем нелинейности, как правило, входят в свободные члены уравнений п описывают кинетические закономерности процессов, а коэффициенты перед производными зависят только от пространственных координат и времени либо вообще выбираются постоянными. В настоящее время [1, 2] достаточно полно разработаны и исследованы численные методы приближенного решения краевых задач такого вида. Однако численный анализ моделей химической технологии сталкивается со значительными трудностями, связанными с наличием у большинства процессов больших, сильно изменяющихся градиентов температурных и концентрационных нолей, вследствие чего применение традиционных конечноразностных методов решения задач с большими градиентами требует слишком мелкого шага дискретизации, что ведет к чрезмерно большому объему вычислительной работы и затрудняет численный анализ математических моделей каталитических процессов на ЭВМ. Большие градиенты искомых решений в задачах химической технологии возникают либо из-за малых параметров перед старшими производными (явление пограничного слоя), либо из-за наличия мощных источников тепла в случае сильноэкзотермических процессов. В вычислительной математике наметились два дополняющих друг друга подхода, позволяющих бороться с указанными трудностями. Первый из них состоит в построении [c.144]

Устойчивость реакторов с полным перемешиванием для гомогенных процессов являлась предметом изучения многих исследователей. Система в этом случае описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями первого порядка. В случае гетерогенных каталитических процессов задача сильно усложняется. Модель реактора с неподвижным слоем катализатора рассматривали Лин Шин-лин и Амундсон Анализировался адиабатический реактор, в котором отсутствует радиальный тепло- и массоперенос. Выло принято также, что тепло- и массоперенос в осевом направлении осушествляются только за счет вынужденной конвекции. Скорость потока считалась равномерной по всему сечению реактора, а влияние длины реактора и изменения температуры на скорость потока — пренебрежимо малыми. Тепло- и массообмен происходил на пористой поверхности зерен катализатора. Исследовалась необратимая реакция первого порядка типа А—-В. Более сложные реакции также могут быть рассмотрены с помошью этого метода без введения дополнительных параметров. Полученная система дифференциальных уравнений была решена методом характеристик. [c.262]

Подавляющее большинство процессов химической, нефтехимической и микробиологической промышленности осуществляется в присутствии катализаторов, причем многие из них основаны на принципах гетерогенного катализа. Отличительной особенностью гетерогенно-каталитических процессов является их исключительная сложность, обусловленная многомерностью и нелинейностью рассматриваемых объектов, распределенностью параметров в пространстве и неременностью во времени, наличием случайных некотролируемых возмущений, нарушениями структуры и характера протекания процесса, осложнениями, связанными с отравлением катализатора, множественностью стационарных состояний, температурной и концентрационной неустойчивостью и т. и. [c.3]

Пример. В проточно-циркуляционном реакторе Карберри изучался гетерогенный каталитический процесс алкилирования бензола пропиленом. Целью параметрической идентификации являлась оценка кинетических и адсорбционных параметров в кинетической модели, имеющей для одного из гипотетических механизмов процесса следующий вид [c.190]

Помимо описанных моделей процессов, иротекающ,их в реакторах со стационарным слоем катализатора и двухфазным потоком таза и жидкости, разработаны и другие математические модели [42—46], а также упрогценные подходы [18,19,21,47], позволяю-ш,ие исследовать влияние различных переменных на показатели протекания гетерогенно-каталитических процессов и проводить расчеты технологических и конструкционных параметров, а также оптимизацию каталитических реакторов. [c.239]

Для каждой пары сырье-катализатор целесообразно подбирать оптимальное технологическое оформление процесса и его режим, в том числе оптимальную кратность циркуЛ5щии катализатора Пц. Поскольку оказалось, что коксование катализатора весьма отрицательно влияет на выход целевых продуктов, глубину превращеиня сырья, продолжительность реакционного цикла и селективность процесса, проводилось. систематическое исследование основных параметров коксования основных каталитических процессов нефтепереработки, например, каталитического крекинга и риформинга, гидро-генизационнь х процессов и т.п. [c.97]

Влияняе параметров каталитических процессов [c.97]

Нестапионарность катализатора. Под воздействием изменяющегося состава реакционной среды катализатор не остается неизменным. Помимо химических стадий взаимодействия реагирующих веществ имеют место физические процессы на поверхности (перенос реагирующих веществ между различными центрами, поверхностная диффузия адсорбированных атомов и молекул, растворение и диффузня в твердом теле веществ — участников реакции, структурные и фазовые превращения) [30, 31, 32]. Не-стационарность состава катализатора весьма своеобразно ирояв-ляется в кипящем слое, где частицы непрерывно перемещаются в поле переменных концеитрации. При этом каждая частица в отдельности непрерывно изменяет свои каталитические свойства, никогда не приходя в равновесне с окружающей реакционной средой. Хотя усредненные за достаточно большой период времени свойства катализатора остаются неизменными и реактор в целом работает стационарно, его выходные характеристики могут существенно отличаться от рассчитанных с исиользованием стационарных кинетических уравнений. Для построения нестационарной кинетики каталитического процесса необходимо выявить параметры состояния катализатора, определяющие скорость реакции, закономерности их изменения под воздействием реакционной смеси, разработать методы измерения пли расчета этих параметров в ходе нестационарного эксперимента. Не меньшие трудности возникают при разработке и решении математической модели, отражающей изменение параметров состояния по глубине пленки активной массы в зерне, случайно перемещающемся по высоте слоя. [c.62]

Важное значение в вопросах моделирования играет выбор модели в случае, когда какой-то из параметров, характеризующих каталитически процесс, мал. Мы риведем также некоторые результаты исследования уравнений с малыми параметрами. [c.84]

По-видимому, среди большого количества гетерогенных каталитических процессов изменения свойств оксидных катализаторов под воздействием реакционной среды изучены наиболее подробно. Это относится прежде всего к катализаторам окислительно-восстановительных реакций при вариации соотношения концентраций окисляющего и восстанавливающего компонентов в реакционной смеси. С уменьшением этого отношения снижается окисленность катализатора, и в результате наблюдается резкое уменьшение общей скорости реакции при одновременном увеличении селективности в отношении продуктов неполного окисления. Изменение этих параметров на примере реакции окисления акролеина в акриловую кислоту на оксидном ванадиймолибденовом катализаторе [11] представлено на рис. 1.4. Кривая 3 показывает, как меняется с изменением состава реакционной смеси энергия связи кислорода на поверхности катализатора, определяющая каталитические свойства. [c.12]

Динамические характеристики. Из-за внешних воздействий и (или) изменений внутренних свойств каталитического процесса и реактора температурные и концентрационные поля в слое катализатора меняются во времени. При этом, как уже отмечалось, те параметры, влияния которых в стационарном режиме можно было не учитывать, часто оказываются существенными в нестационарном процессе. К таким параметрам можно отнести, например, эффективную диффузию вещества вдоль слоя катализатора, массоемкость и теплоемкость слоя, неравнодортупность наружной поверхности зерна, внешний тепло- и массообмен. В стационарном режиме значительное число факторов воздействует на состояние системы независимо и часто аддитивно. Это позволяет попользовать более узкие модели и эффективные параметры, отражающие суммарное влияние этих факторов. В нестационарном режиме степень влияния этих факторов может быть ииой и, кроме того, сильно зависеть от состояния системы. Влияние этих факторов необходимо учитывать порознь. Так, например, дисперсию тепла вдоль адиабатически работающего слоя катализатора в стационарном режиме вполне достаточно представить коэффициентом эффективной продольной теплопроводности. В нестационарном режиме это недопустимо — необходимо учитывать раздельно перенос тепла по скелету катализатора, теплообмен между реакционной смесью и наружной поверхностью зерна и иногда — перенос тепла внутри пористого зерна. Из-за инерционных свойств в нестационарном режиме имеют место большие, чем в стационарном режиме, градиенты температур и концентраций на зерне и в слое катализатора, что приводит, например, к отсутствию пропорциональной зависимости между температурой и степенью превращения, пепродол5кительному, но большому перегреву у поверхности зерна с наилучшими условиями обмена. Сдвиг по фазе между температурными и концентрационными полями иногда приводит к возникновению колебательных переходных режимов и даже устойчивых предельных циклов. Это мо- [c.77]

В кинетической области к не зависит от /) , П р, в диффузионной области она определяется коэффиртентами внешней или внутренней диффузии. Зависимость к от параметров каталитического процесса будет рассмотрена ниже. [c.77]

Если процесс протекает в кинетической области, то активность катализатора определяется прежде всего природой реагирующих веществ и специфичностью катализатора, т. е. активность катализатора в процессе соответствует его активности в химической реакции. Однако в тех случаях, когда скорости химических и диффузионных стадий каталитического процесса сопоставимы, то активность катализатора ио отношению к процессу уже не совпадает с активностью его в химической реакции, не осложненной диффузией. Для такого процесса константа скорости зависит от коэффициентов диффузии из ядра потока к поверхности зерна и внутри пор зерна [см. формулу (III.25)]. В результате для химического процессаЛ атможет быть функцией многих параметров технологического реншма и физических свойств катализатора [c.84]