лекции / все лекции по охт

в) Кинетический режим

Лимитирующая стадия − химическая реакция, Для этой стадии движущая сила сЯ с0 будет максимальной, т.к. сЯ <<сП, сП с0 и

константа скорости реакции значительно ниже коэффициента массобмена и коэффициента диффузии D.

	Наблюдаемая скорость процесса:					W
						н
	Скорость III-го этапа WIII =			2	2
	4πR					с
					kρ
			0		я	0
	Изменение размера ядра во времени:
	-d /dt = W	III	/(4 R 3n 2) =
	я				0	0 я

	3	2	с
		kρ
	R	я	0
	0

kc0/(R0n0).

Интегрируем и получаем:

	R n
t	0 0		ρ
		1		я
	kс
	0

Расчетные формулы: t	к	= R n /(kс	);	t/tк = 1 −	и t/tк = 1 − (1−х )1/3
		0 0 0		я	В

Способы интенсификации гетерогенного процесса

а) tк = R0n0/(3 с0); б) tк = R02n0/(6Dс0); в) tк = R0n0/(kс0).

Концентрация компонента А в газовой фазе всегда благоприятно влияет на уменьшение tк, т.е. увеличение интенсивности процесса. Температура Т наиболее сильно влияет на величину константы скорости k, и именно в кинетическом режиме температура сильнее всего будет влиять на интенсивность процесса.

Скорость потока, обтекающего частицу влияет на коэффициент массообмена , и если процесс протекает во внешнедиффузионном режиме целесообразно перейти к турбулентному режиму.

Дробление частиц (уменьшение R0) всегда благоприятно влияет на интенсивность процесса, но особенно сильно во внутридиффузионной области.

18

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИМИТИРУЮЩЕЙ СТАДИИ

ЛЕКЦИЯ 5

ГЕТЕРОГЕННЫЙ КАТАЛИТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Катализ – это явление ускорения химической реакции под влиянием веществ, называемых катализаторами.

Действие катализатора заключается в том, что он открывает новый реакционный путь. Не входя в стехиометрическое уравнение реакции, катализатор многократно вступает в химическое взаимодействие с участниками реакции с образованием промежуточных соединений. Образование любого из промежуточных соединений требует меньшей энергии активации, чем при проведении реакции в том же направлении в отсутствии катализатора. Катализатор восстанавливает свой химический состав после каждого цикла промежуточных взаимодействий.

•катализОСНОВНЫЕможет бытьХАРАКТЕРИСТИКИиспользован для ускоренияКАТАЛИЗАвсех термодинамически возможных химических реакций;

•с помощью катализатора можно возбудить («разбудить») термодинамически возможные химические реакции, а не только ускорить;

•наличие промежуточного химического взаимодействия катализатора с реагирующими веществами при катализе;

•катализатор не расходуется в процессе реакции в отличие катализатор от инициатора. Инициатор гибнет в ходе реакции и при этом вносит свободную энергию своего превращения в химическую систему, инициируя цепь химических превращений, тогда как катализатор не вносит свою свободную энергию в систему (не совершает работу);

3

ИЗМЕНЕНИЕ ЭНЕРГИИ СИСТЕМЫ ПО РЕАКЦИОННОМУ ПУТИ

• Рисунок

КЛАССИФИКАЦИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

по фазовым признакам каталитические реакции :

гомогенные,

гетерогенные

микрогетерогенные (ферментативные).

5

ПАРАМЕТРЫ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ

•Sуд − удельная внутренняя поверхность; на которой протекает реакция; значение Sуд для катализаторов составляет от 5 до

300 м2/г;

•− порозность − доля объема пор, через которые происходит

транспорт реагентов внутрь пористого зерна катализатора; обычно значение составляет 0,4−0,5;

•rп − средний радиус пор; его значения лежат в интервале 10− 100 нм.

ГЕТЕРОГЕННЫЙ ПРОЦЕСС В ПОРИСТОМ КАТАЛИЗАТОРЕ

Схема и структура гетерогенно-каталитического химического

процесса:

К – катализатор П – поры катализатора

Пс – пограничный слой I, II, III – этапы процесса