- •Основные стадии гетерогенного каталитической процесса
- •Состав и пористая структура твёрдых катализаторов
- •Пористая структура твёрдых катализаторов
- •Теплопроводность катализатора
- •Механическая прочность катализатора
- •Продолжительность работы катализатора
- •Взаимодействие катализатора и реакционной среды
- •Истинное отравление катализатора
- •Термическое воздействие на катализатор
- •Технология производства катализатора
- •Формовка катализаторов и носителей
- •Порошкообразные массы
- •Таблетирование
- •Основные способы производства катализатора Осажденные катализаторы
- •Растворение
- •Осаждение
- •Фильтрование
- •Промывка осадка
- •Сушка осадка
- •Прокаливание
- •Формование
- •Катализаторы получаемые методом пропитки
- •Метод окунания
- •Пропитка расплавом
- •Катализаторы, получаемые механическим смешением компонентов (смешанные катализаторы)
- •Измельчение
- •Формовка
- •Термическая обработка
- •Плавление и скелетные контактные массы
Пористая структура твёрдых катализаторов
Пористая структура отражает размер, форму, расположение и т.д. пор внутри пористого материала.
Поры - пустоты (отверстия) пространства внутри пористого материала.
Основные параметры пористой структуры:
1) Пористость (материала) – отношение объема пористого пространства ко всему объёму материала. Выражается в долях единицы или %;
2) Удельный объем пор [см3/г] – отражает объем пористого пространства, приходящегося на 1 г материала;
3) Удельная поверхность материала [м2/г] – площадь поверхности (внешняя и внутренняя) на 1 г материала;
4) Средний размер пор [нм] – отражает среднее значение условного диаметра или условного радиуса пор;
5) Дисперсность (распределение пор по размерам).
О сновные виды пористой структуры:
1) Губчатая;
2) Корпускулярная (глобулярная - частный случай корпускулярной);
3) Пластинчатая (слоистая);
4) Волокнистая (пример: асбест).
Пористая структура любого пористого материала представляет собой совокупность пор всех возможных в данном случае размеров.
Степень использования поверхности катализатора – величина, отражающая отношение количества используемых активных центров к общему количеству активных центров на поверхности катализатора.
Лекция №4 (15 мар. 2023)
Технические характеристики катализатора:
1) Активность – мера ускоряющего действия катализатора по отношению к той или иной реакции (способность ускорять реакции).
Способы выражения активности:
1. Выражение с помощью скорости реакции: ;
2. Отношение скорости каталитической реакции к скорости некаталитической: , (отношение констант скоростей);
3. Разность энергий активаций .
Удельная (истинная) активность (TOF (число оборотов реакции)) выражается скоростью реакции на 1 каталитическом центре, [с-1]
[с-1] – количество элементарных взаимодействий в секунду.
TOF [с-1] 10-3-10-6 моль/с 1017-1020 молекул/с
Чем больше активных центров, тем выше скорость реакции.
2) Производительность – количество продукта, полученного с использованием единицы массы (объема) катализатора в единицу времени.
3) Селективность катализатора по определенному заданному продукту или группе продуктов – способность избирательно ускорять заданную реакцию при наличии побочных реакций. Выражается долями или %.
4) Устойчивость катализатора к отравлению (химическая устойчивость).
Отравление катализатора – снижение каталитической активности при контакте с отдельными хим. реагентами.
Вещества, приводящие к отравлению катализатора, наз. контактными ядами.
Различают обратимое и необратимое отравление. В 1-ом случае активность катализатора можно восстановить, предотвратив доступ контактного яда к поверхности катализатора и путем дальнейшей продувки чистой газовой смеси. Во 2-ом случае производство останавливается, катализатор выгружают, производят регенерацию или загружают новый.
5) Термическая устойчивость – способность катализатора работать в условиях повышенных температур.
Лекция №5 (20 мар. 2023)
Большинство каталитических реакций протекает с выделением тепла, кот. поступает в реакционную зону, т. е. на катализатор и приводит к повышению его температуры.
Для поддержания заданной температуры используют различные приемы:
1) Охлаждение, отвод тепла в теплообменнике;
2) Использование заданных концентраций исходных веществ;
3) Охлаждение путем подачи холодного байпаса.
При повышении предельно допустимой температуры может наступить процесс дезактивации катализатора (из-за кристаллизации пористого материала носителя или катализатора).
-Al2O3 Sуд 200 м2/г -Al2O3 Sуд 70 м2/г -Al2O3 Sуд < 10 м2/г – корунд
Минерал – вещество, которое можно отразить химической формулой (вода тоже минерал).
Для каждого катализатора существует своя предельно допустимая температура.
Температура зажигания катализатора – минимальная температура, при кот. начинается заметное увеличение скорости реакции (на 10-15%).