Вопросы к работе

1. Что такое стационарное состояние катализатора?

2. Какие режимы протекания каталитической реакции в проточном реакторе позволяют получить результаты, адекватно характеризующие каталитические свойства веществ?

3. Что означает термины «интегральный реактор» и «дифференциальный реактор»?

4. Что такое время контакта? Можно ли отождествлять время контакта с временем пребывания реакционной смеси в рассматриваемом объеме реактора?

5. Можно ли определить скорость каталитической реакции непосредственно из результатов измерений в проточном реакторе в режиме идеального вытеснения?

Задание 3.

Определение скорости гетерогенной каталитической реакции в проточном реакторе.

Провести определение каталитической активности образцов (количество образцов по указанию преподавателя) в проточном реакторе в дифференциальном режиме, то есть при больших объемных скоростях.

Каталитический эксперимент проводят при малом количестве катализатора (0,01-0,05 г) и большом объеме протекающей реакционной смеси (100-200 мл/мин) (по указанию преподавателя). Навеску образца разбавляют 2 см³ кварцевой крошки, фракция 1-2 мм.

Результаты эксперимента представить в виде таблицы 4.

Таблица 4.

Катализатор - …

Фракция - …

Удельный объем катализатора - …

Удельная поверхность образца - …

Температура эксперимента - …

mкат, г	V, мл/мин	τ, c	С(СО), мг/м3	Cº(СО), мг/м3	Х=[Сº(СO)-C(CO)]∙100%/Cº(CO)

По полученным данным рассчитать значения скорости каталитической реакции на единицу массы катализатора (моль/(г∙с)):

w = Cº(CO)∙X∙V/(m_кат.∙M(CO)∙60∙10²∙10³∙10⁶),

на единицу объема катализатора (моль/(м³∙с)):

w = Cº(CO)∙X∙V/(v_кат.∙M(CO)∙60∙10²∙10³∙10⁶),

а также удельной скорости каталитической реакции (моль/(м²∙с)) по формуле

w = Cº(CO)∙X∙V/(m_кат.∙S_уд∙M(CO)∙60∙10²∙10³∙10⁶),

где Cº(CO) – концентрация CO на входе в реактор, мг/м³;

X – степень превращения CO, %;

V – скорость потока реакционной смеси, мл/мин;

m_кат. – масса катализатора, г;

v_кат. – объем катализатора приданной плотности засыпки, см³;

M(CO) – молекулярная масса CO, мг/ммоль;

S_уд – удельная площадь поверхности катализатора, м²/г.

Произвести сравнительный анализ каталитических свойств образцов по полученным данным.

Вопросы к работе

1. Что понимают под каталитической активностью вещества?

2. К какому количеству катализатора следует относить скорость каталитической реакции?

3. Что такое дифференциальный реактор?

4. Что такое объемная скорость реакционной смеси?

5. Что такое стационарное состояние катализатора?

Задание 4.

Определение порядка реакции по компоненту.

Провести определение порядка каталитической реакции окисления оксида углерода (II) по CO по данным каталитического эксперимента в проточном реакторе в дифференциальном режиме.

Каталитический эксперимент проводят при малом количестве катализатора (0,01-0,05 г) и большом объеме протекающей реакционной смеси (100-200 мл/мин) при нескольких значениях концентрации CO в исходной смеси в избытке кислорода для заданной скорости потока. Навеску образца катализатора, загружаемого в реактор, разбавляют 2 см³ кварцевой крошки, фракция 1-2 мм. Концентрацию CO в исходном потоке задают с помощью формирователя потоков.

Результаты эксперимента представить в виде таблицы 5.

Таблица 5.

Катализатор - …

Фракция - …

Удельный объем катализатора - …

Масса образца - …

Температура эксперимента - …

Cº(СО), мг/м3	v, мл/мин	С(СО), мг/м3	Х, %	w, моль/(г∙с)	ln(Сº(СO)	ln(w)

По полученным данным рассчитать значения скорости каталитической реакции на единицу массы катализатора (моль/(г∙с)) при разных значениях концентрации CO в исходной смеси:

w = Cº(CO)∙X∙V/(m_кат.∙M(CO)∙60∙10²∙10³∙10⁶),

где Cº(CO) – концентрация CO на входе в реактор, мг/м³;

X – степень превращения CO, %;

V – скорость потока реакционной смеси, мл/мин;

m_кат. – масса катализатора, г;

M(CO) – молекулярная масса CO, мг/ммоль.

Для расчета порядка реакции построить график зависимости ln(w) = f(ln(Сº(СO)).

Вопросы к работе

1. Что понимают под скоростью каталитической реакции?

2. Что такое дифференциальный реактор?

3. Что такое условное время контакта и объемная скорость реакционной смеси?

4. Что такое стационарное состояние катализатора?

5. Что такое порядок реакции? Что такое частный порядок, общий порядок?

6. Какие существуют методы определения порядков?