Катализаторы критерий эффективности

Отдельные группы реакций разбивают на подгруппы по виду кинетического уравнения, описывающего скорость процесса, по порядку и молекулярности реакции и по некоторым другим признакам. В качестве кинетического критерия реакционной способности химической системы можно было бы взять скорость реакции. Учитывая, что скорость реакции зависит от концентрации реагирующих веществ [см. уравнение (193.1)], разумно выбрать какое-то стандартное состояние по концентрациям реагирующих веществ. В качестве такого стандартного состояния принимают состояние системы, когда концентрации реагирующих веществ Сь Са,. .., С равны единице. При этом скорость реакции численно равна константе скорости реакции к. Следовательно, в качестве кинетического критерия реакционной способности системы в направлении определенной реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных единице, можно принять константу скорости этой реакции. Последняя определяется предэкспо-ненциальным множителем А и энергией активации Е . Теория кинетики химических реакций должна раскрывать физическую сущность Л и и закономерности, определяющие влияние различных факторов — температуры, среды, катализатора, строения молекул и др., на Л и 2 следовательно, и на общую скорость процесса. Зная закономерности влияния различных факторов на Л и реакций, можно синтезировать эффективные катализаторы и создавать условия, при которых реакция пойдет в нужном направлении с высокими скоростями. [c.532]

Максимальная интенсивность работы катализатора — это один из главных критериев эффективности реактора. Интенсивность I выражается количеством полученного продукта на 1 катализатора в 1 ч. В реакторах, работающих под высоким давлением и имеющих дорогостоящий корпус, интенсивность иногда относят к полному объему реактора [c.108]

Возможна также постановка оптимальной задачи, в которой требуется определить оптимальное число ступеней в реакторе. Правда, в последнем случае в качестве критерия оптимальности нужно использовать экономические оценки эффективности процесса, включающие стоимость затрат на дополнительное оборудование при увеличении числа ступеней аппарата. Очевидно, что оптимальным в смысле эффективности применения катализатора является ступенчатый реактор с бесконечно большим числом ступеней, так как при этом результирующий температурный профиль реактора приближается к опти-мальному профилю для одноступенчатого реактора идеального вытеснения (см. рис. П1-14). [c.124]

Данков [2] в качестве критерия эффективности промоторов типа МеО выдвинул условие кристаллохимического соответствия промотора и катализатора, выражающееся в том, что периоды их кристаллических решеток не должны различаться более чем на 2%- Этому условию удовлетворяет лишь окись магния, которая, однако, не является единственно хорошим промотором (пунктиром на рис. 1 отмечен период решетки NiO). [c.45]

Определение оптимальных параметров пористой структуры и размера гранулы катализатора является частью общей задачи оптимизации химического реактора. Однако рассмотрение методов расчета и оптимизации реакторов выходит за рамки книги. Поэтому данные, касающиеся влияния структуры катализатора на эффективность процесса в реакторе, будут использованы в иллюстративных целях. В качестве критерия эффективности катализатора будет использоваться в основном только его объемная производительность. [c.166]

В реакторах с наполнением критерий Боденштейна, отнесенный к эффективному диаметру зерна катализатора dz, почти постоянен в большом диапазоне значений критерия Рейнольдса. В среднем можно принять [c.328]

Эффективность катализаторов определяется технико-экономическими показателями производств, в которых они применяются. В общем виде эффективность катализатора можно оценить критерием, который имеет экономическую природу и выражает прибыль [c.187]

Коэффициенты а, а и р в уравнениях ( 11.56) и ( 11.60) рассчитывают по значениям критериев Ке и Рг для зерен катализатора диаметром 3 10 ж, а эффективный коэффициент диффузии оцределяется по формуле [c.293]

Отсюда можно сделать практически важный вывод главной причиной влияния дисперсности на активность является образование максимально эффективной поверхности при определенных размерах кристаллов катализатора, что является критерием для получения эффективных технических катализаторов. Эти работы убедительно доказывают активность кристаллической фазы, а не отдельных атомов, как считает Н. И. Кобозев. Г. К. Боресков пишет, что нет никаких оснований считать кристаллическое вещество лишенным каталитической активности [25]. С. Л. Киперман и М. И. Темкин [50] проверили работы Н. И. Кобозева о высокой каталитической активности очень разбавленных слоев железа на угле и нашли, что железо находится всегда не в виде атомов, а в виде кристаллов, т. е. основные положения теории ансамблей становятся сомнительными. . [c.151]

Эти критерии весьма условны, однако в них в неявной форме выражена мысль, что только путем правильного выбора матрицы, способствующей сближению каталитических групп с субстратами, может быть сконструирован эффективный катализатор. Матрица не участвует активно в катализе, а только сближает и жестко закрепляет субстрат и каталитическую группу (пли группы) и правильно их ориентирует относительно друг друга Есть надежда, что матрица, подобно ферменту, будет в процессе связывания субстрата увеличивать энергию его основного состояния благодаря увеличению жесткости п искажению связи. К тому же правильное геометрическое соответствие между модельным катализатором и субстратом приведет к повышению специфичности и эффективности реакции. Эти соображения имеют фундаментальное значение в данной главе. [c.265]

Виды взаимодействий между твердым телом и адсорбированными на нем молекулами настолько же многообразны, как и возможности взаимодействия веществ вообще. Именно поэтому в настоящее время нет и, очевидно, нельзя ожидать появления завершенной теории катализа. Однако проведенные исследования углубили понимание механизмов некоторых каталитических реакций. Если в прошлом отдельные катализаторы были подобраны чисто эмпирически (Габер исследовал около 20 тыс. различных веществ в поисках первого промышленного контакта для синтеза аммиака), то имеющиеся в настоящее время сведения о каталитических процессах дают ученому критерии предварительного выбора катализатора и указывают пути создания эффективных каталитических систем. [c.10]

Рассмотрение энергетики реакций (I) и (II) с целью выбора потенциально эффективных катализаторов окисления НС1 выполнено Алленом [565], который сопоставил изменения стандартной свободной энергии (АР) реакций (I) и (II) для большого числа систем в широком температурном интервале (300—900° К). Однако в качестве критерия применимости той или иной системы как возможного катализатора окисления НС1 в [565] использована близость значений величин АР к их значениям для реакций (I), (П) соединений меди. При этом автор исходил, очевидно, из давно известного факта, что хлорид меди — достаточно эффективный катализатор окисления НС1. Поскольку изменения реакций (I) и (II) для меди малы (например, при 700° К они равны соответственно +3,7 и —6,7 ккал), Аллен считает, что для всех эффективных катализаторов окисления НС1 изменения стандартных свободных энергий реакций (I) и (II) должны быть малыми. [c.276]

Задача об ОТП, как мы видим, несколько идеализирована, так как точное осуществление выбранной оптимальной функции Т (т) достижимо, в общем случае, лишь при бесконечно большом числе степеней свободы проектирования. Вал<но отметить, однако, что эта задача математически легче выбора опти.маль-ных значений конечного числа варьируемых переменных. При ее решении мы получаем относительно простые расчетные уравнения, которые можно анализировать обычными математическими методами, выявляя характер ОТП для конкретной схемы реакций. Выход продукта, или в общем случае значение критерия оптимальности для реактора идеального вытеснения, температура по длине которого изменяется оптимально, в большинстве случаев дает теоретический максимум того, что можно получить в данном процессе на данном катализаторе . Мы получаем, таким образом, научно обоснованную меру, во-первых, для оценки эффективности реального процесса и, во-вторых, для сравнения разных катализаторов. [c.242]

Для зернистого слоя катализатора промежутки между зернами могут условно рассматриваться как трубки, длина и диаметр которых одного порядка. Поэтому режим течения между зернами катализатора должен отличаться от нормального режима в трубах. Отсюда следует, что даже при общем ламинарном режиме эффективная толщина диффузионного слоя вокруг зерен катализатора может зависеть от критерия Рейнольдса, т. е. от линейной скорости потока. [c.391]

При отсутствии систематических исследований сравнительной эффективности различных катализаторов гидратации этилена имеющиеся скудные данные дают только первоначальную основу для их сравнения. ОднакО, к сожалению, и эти данные не всегда достаточны для соответствующего суждения о пригодности того или иного способа. С точки зрения промышленного применения реакции гидратации, наиболее рациональным критерием сравнения должен быть выход спирта в течение часа а единицу объема (кажущегося) катализатора при определенных давлении и температуре. Относящ иеся сюда необходимые данные представлены в табл. 76. [c.340]

Очевидно, что при проектировании реакторов произведение скорости химической реакции, не зависящей от диффузии в порах, и фактора эффективности соответствующего катализатора дает значение скорости, которое может быть затем использовано для последующих расчетов. Как и в случае диффузии через газовую фазу, здесь имеется полезный критерий, позволяющий решить, насколько важно влияние массо- и теплопереноса при оценке общей скорости реакции. Для изотермического случая, когда Т равно единице, для реакции, согласно уравнению (101), доступна вся поверхность. Чтобы Ь, был приблизительно равен /г, величина Ъ должна быть малой. Критерием [c.414]

Решение тут не может быть однозначным оно должно варьироваться в зависимости от обстоятельств. Если число качественных вариантов невелико, то целесообразно будет исследовать каждый из них при целом ряде разных условий. Если же, напротив, число таких вариантов очень велико, то придется ограничиться одним, самое большее двумя испытаниями на каждое качественное изменение условий. При подобных обстоятельствах принято довольствоваться значительно более низким показателем эффективности (или каким-нибудь другим показателем, служащим подходящим критерием), чем тот, которым исследователь руководствовался бы в случае более широкого охвата испытаниями количественных исходных переменных. Каковы бы ни были детали стратегии исследования, очень важно постоянно возвращаться мыслями к параметрам, указанным на рис. 5.1, и время от времени пересматривать выбор катализатора, растворителя и т. д. [c.176]

Подавляющее большинство реакций карбонилирования органических соединений протекает в присутствии катализаторов, которые можно разделить на три основные группы кислотные (минеральные кислоты, ВГз и его комплексы), основные (неорганические основания) и соединения переходных металлов. Из них наибольший теоретический и практический интерес представляет последняя группа катализаторов. Несмотря на огромный эмпирический материал, накопленный за последние 30—40 лет в области каталитического синтеза с участием окиси углерода, основной трудностью, встречающейся при разработке новых и усовершенствовании существующих процессов, является отсутствие надежных критериев подбора катализаторов реакции. Поэтому не ослабевает интерес исследователей к выяснению механизма реакции и природы каталитической активности соединений переходных металлов [1—3]. Наиболее подробно изучен механизм гидроформилирования олефинов в присутствии карбонилов металлов УП1 группы периодической системы. Карбонилирование других классов химических соединений исследовано менее детально. Однако имеющийся экспериментальный материал позволяет выявить общие закономерности реакции карбонилирования, понять химизм процесса и наметить направления поиска эффективных катализаторов. [c.131]

Физический смысл критерия эффективности. К >ф,, показывает эффекгив-ность работы единицы массы катализатора в реакторе риформинга, выраженную в ДТ реактора. Так как целевые реаыши риформинга (дегидрирование [c.132]

Таким образом, критерий эффективности работы реактора позволяет сравнивать 1) различные конструюши реакторов при условии, что одинаковы качество сырья и тип используемого катализатора 2) различные катализаторы при условии, что одинаковы качество сырья и конструкции реакторов. [c.133]

Лучшими промоторами никелевого катализатора, нанесенного на окись алюминия, оказались MgO, v-AljOg, СгдОз, ThOj, aO, окиси циркония и рутения [9, 11]. В настоящее время делаются попытки нахождения критерия эффективности структурирующих промоторов [12, стр. 45]. [c.64]

Цель настоящей работы состоит в том, чтобы с привлечением литературных и полученных нами экспериментальных данных рассмотреть рекомендуемые некоторыми авторами критерии эффективности катализаторов и попытаться выделить и обосновать те требования, которым должен удовлетворять оптимальный структурирующий промотор. Для конкретности здесь будет рассматриваться система, включающая никелевый катализатор, восстановленный из смеси окислов никеля и трудновосстановимого металла-промотора, полученных совместным осаждением из раствора (его выпариванием) нитратов соответствующих металлов. [c.45]

Продукты реакции собирали над водой, и пробы анализировали масс-спектрографически на содержание бутенов, бутадиена, двуокиси и окиси углерода и водорода. Используя этот ме1од, можно дать три критерия эффективности катализатора а) процент конверсии, т. е. молярный процент разложившегося бутена или бутадиена (бутен в газообразных продуктах обычно представлял собой равновесную смесь бутена-1 и бутена-2, хотя исход-ны.м продуктом служил бутен-1) б) селективность в процентах, т. е. молярный процент бутена, превратившегося в бутадиен, и в) в случае только бутадиена молярный процент бутадиена, прореагировавшего с водородом и давшего бутены. Использование чистого бутена и знание обшего объема продуктов уменьшает ошибки, обусловленные исключением из рассмотрения Сг-, Сз- и s-фракиий продукта реакции. Только этилен и пропилен всегда присутствовали в количествах, больших чем 0.3%. [c.282]

Синтез реакторных систем. В практике исследований синтез реакторных систем в основном ограничивается вопросами распределения нагрузок на параллельно работаюш ие системы, распределения времени пребывания в каскадах реакторов и как самостоятельная проблема не получил достаточного развития. Большое число оптимизационных задач химических реакторов решается для исследования распределения температур, времени пребывания, старения катализатора, его регенерации и так далее, т. е. частным вопросам повышения эффективности единичных реакторов. Большое внимание уделяется также исследованию гидродинамической структуры потоков одно- и многофазных ре акторов. Вместе с тем стадия химического превращения является лишь частью химического производства и связана по крайней мере материальными потоками с другими стадиями. Подход, используемый при оптимизации технологдческой схемы на основе аддитивности критерия, не может обеспечить глобального оптимума. Большой интерес с точки зрения интегрального подхода к синтезу технологической схемы представляют реакторы с рециклами, с тепловым объединением. Очевидно, решение этих задач следует проводить совместно с синтезом схем химического превращения, так же как и с последующей стадией — выделением продуктов реакции. [c.452]

В литературе описано несколько критериев для оценки значения процессов переноса к внешней поверхности катализатора [10, 11]. Как правило, такие критерии сложны, и их определение требует большего объема кинетических данных, чем обычно доступный. Кроме того, значение безразмерных критериев не так легко оценить. Например, уравнение обобщенной неизотермической внешнедиффузионной эффективности Карберри [10] имеет вид [c.56]

Создание единой для большого числа процессов и аппаратов математической модели, отражающей физическую сущность явления, невозможно без выявления истинных закономерностей осуществляемых физико-химических превращений. Вместо подгонки диффузионных моделей с эффективными, т. е. дающими похожий на конечный результат ответ, коэффициентами под единичные эксперименты, надо направить усилия на изучение определяющих этот комплексный ответ отдельных факторов, таких как структура слоя катализатора, глобальная и локальная гидродинамика смеси, тепло- и массоперенос, кинетика гетерогенных химических реакций. Основу этого изучения по каждому из указанных разделов должно составлять целенаправленное экспериментальное обследование во всем интересном для практических приложений диапазоне изменения определяющих параметров с последующей фиксацией физических закономерностей или критериев нодобпя исследуемого яв.пения. На первом этапе изучения отдельных влияющих па работу химических реакторов факторов, кроме изучения кинетики химических реакций, остается реальной идея физического, в том числе и масштабного, моделирования с применением вычислительной техники, при этом должно быть обеспечено соответствие теоретических моделей экспериментальным данным. На втором этапе описания работы химических реакторов общая математическая модель будет получена сложением отдельных составляющих процесса. Основным будет выбор частных видов общей модели, отвечающих конкретным практическим случаям, и их численный расчет с учетом всех влияющих факторов. [c.53]

Для анализа предельных случаев чрезвычайно полезен и нагляден геометрический подход [35]. Так, можно построить множество достижимых показателей процесса при стационарном, квазистационарном и скользящем режимах. Квазистационарный процесс не может быть эффективным, если отсутствуют ограничения на некоторые средние характеристики процесса. Если таких ограничений нет, то оптимальным является стационарное управление и = onst, при котором обеспечивается максимум какого-либо критерия /. Скользящий режим может обеспечить выигрыш по сравнению со стационарным состоянием катализатора лишь при нелинейных зависимостях скоростей стадий от концентраций газовой фазы либо при нелинейной зависимости критерия / от некоторых параметров процесса. Если Л/, или t Mf, то, как это подробно было обсуждено, динамические свойства системы оказывают существенное влияние на показатели нестационарного процесса. [c.48]

Более сложными оказываются са-ва системы, в к-рой имеется неск. характерных пространств, масштабов, существенно различающихся по порядку величины. Рассмотрим, напр., пористое зерно катализатора характерного размера г с порами характерного радиуса р. На масштабе поры р критерий Дамкёлера Оар = = р мол где -коэф. диффузии в поре. При Оар 1 в поре устанавливается диффузионное равновесие и гетерогенно-каталитич. р-ция протекает по всей ее пов-сти. Напротив, при ОЗр 1 р-ция не успевает продвинуться в глубь поры и концентрация по крайней мере одного из реагентов в ней равна нулю. Для характеристики эффективности использования внутр. пов-сти поры вводят т. наз. характерную глубину р проникновения р-ции в пору. Ее определяют из условия равенства характерных времен диффузионного перемешивания реагентов на Масштабе 1-, р и хим. превращения = [c.634]

При разработке новых катализаторов часто возникает проблема подбора эффективного структурирующего промотора, обеспечивающего возможность получения активного компонента катализатора в вьтсокодиспер-сном состоянии (структурообразующая функция), и сохранения этой структуры в условиях его применения (стабилизирующая функция). Выбор оптимального структурирующего промотора из большого числа применяемых для этих целей трудновосстановимых окислов металлов затрудняется из-за отсутствия обоснованных критериев их эффективности. [c.45]

Помимо соединений типа перекисей (т. е. источников свободных радикалов), имеются еще две группы соединений, легко осуществляющих полимеризацию, — катализаторы Фриделя-Кра-фтса, которые проводят не только алкилирование и изомери-т зацию, но являются также эффективными катализаторами полимеризации, и щелочные металлы или их органические производные. В последние годы эти две категории инициаторов стали объектом многочисленных исследований но механизму и кинетике. По этому вопросу было опубликовано несколько обзоров [202—205]. Наиболее интересным методом, демонстрирующим существенные различия в действии различных катализаторов и существование в основном трех различных механизмов реакции, является сополимеризация [206] эквимолекулярной смеси стирола и метилметакрилата. Результаты опытов такого типа приведены в табл. 23, из которой видно, что, когда применяются кислые катализаторы, первоначально образуется почти чистый полистирол, тогда как щелочные металлы производят почти чистый полиметилметакрилат. Катализаторы, обычно считающиеся источниками свободных радикалов, образуют сополимеры в отношении 50 50. Таким образом, подобные опыты служат превосходным критерием механизма полимеризации. Однако при гетерогенных реакциях такой метод, возможно, не приведет к успеху, если геометрические ограничения каталитической поверхности благоприятствуют полимеризации одного мономера в большей степени, чем другого. [c.245]

Для стабилизации реактивных топлив с компонентами крекинга пами исследовались соединения, относящиеся к тем же классам, что и наиболее эффективные промышленные антиокислители для бензинов. Такие соединения оценивали прежде всего по их способности ингибировать смолообразование, поскольку этим критерием определяется стабильность топлив этого типа при эксплуатации. Кроме того, с нашей точки зрения, необходимо устанавливать их чувствительность к металлическим катализаторам, так как металлы являются постоянными и далеко не индефферептными спутниками топлива. Для исследования использовали метод ускоренного окисления. [c.160]

Интерес представляет и шарообразная форма катализатора. Установлено, что масса БАВ и масса типа СВД, полученная методом осаждения, хорошо окатывается во вращающихся барабанах. Коэффициент гидравлического сопротивления шарообразной насадки, по данным Н. М. Жаворонкова [4], в 1,5—2 раза меньше кольцеобразной. Как видно из сравнения эффективности различных форм катализатора, гладкие кольца вместе с рифлеными по эффективности стоят на втором месте после полуцилиндров. Так как полукольца обладают все же повышенным гидравлическим сопротивлением по сравнению с гладкими кольцами, а технология их изготовления сложнее, в дальнейшем работы были направлены на определение оптимального размера гладких колец для начальных и конечных стадий контактирования. Кольцеобразная контактная масса, предназначающаяся для загрузки в первые по ходу газа слои, должна изготовляться по возможности в виде тонкостенных колец. Критерием толщины стенок является допустимая механическая прочность колец. Для последних слоев следует применять высокопористую массу с толщиной стенок колец 3—4 мм. Активность единицы объема кольцеобразной массы в зависимости от размеров колец была определена на. проточно-циркуляционной установке для начальных и конечных стадий контактирования при объемных скоростях 500 и 2000 и глубине контактирования 50—90То. [c.190]

Улучшение эксплуатационных показателей объясняется повышением эффективной кислотности носителя в результате снижения содержания азота в сырье, а также повышением гидрирующей активности платины, обусловленным меньшим содержанием серы такое повышение активности не может быть достигнуто только за счет увеличения содержания платины в катализаторе. Если принять удельную поверхность алюмосиликатного носителя как количественный критерий его кислотности, то имеющиеся данные доказывают, что с увеличением удельной поверхности (особенно в области 100—200 м /г) активность катализатора возрастает, вместе с тем повышается и избирательность образования дебутанизированного жидкого продукта. В последующих работах по изучению стабильности катализаторов этого типа [19] было обнаружено, что присутствие кислородных соединений в сырье, а также обычная регенерация воздухом в значительной мере ускоряют необратимую дезактивацию катализатора, проявляющуюся в снижении удельной поверхности носителя. При содержании платины на катализаторе 0,5 вес.% общие эксплуатационные характеристики катализатора, по-видимому, определяются не каталитической активностью платины, а крекирующей активностью носителя действительно, введение дополнительных 0,5 вес.% свежей платины не повышает гидрокрекирующей активности или избирательности катализатора. [c.258]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология