- •1. Что такое катализ?
- •2. Каково значение каталитических процессов в химической промышленности?
- •3. Что происходит при каталитическом взаимодействии?
- •4. Какие факторы влияют на скорость каталитической реакции?
- •5 . Какие стадии составляют процесс гетерогенно-каталитического взаимодействия? Основные стадии гетерогенного каталитического процесса
- •6. Классификация процессов и реакторов по режиму протекания процесса.
- •7. Реакторы с неподвижным слоем катализатора.
- •8. Реакторы с кипящим слоем катализатора. Р еакторы с псевдоожиженным (кипящим) или восходящим слоем катализатора (рис. 1.5).
- •9. Классификация и химия катализаторов. Классификация катализаторов
- •10. Природа носителей для катализаторов.
- •11. Показатели качества гетерогенных катализаторов.
- •12. Технологические процессы по подготовке сырья и его переработке.
- •13. Технологические решения по управлению процессом для получения катализаторов. (кто придумал этот вопрос?)
- •14. Анализ качества катализаторов. (кто придумал этот вопрос?)
- •15. Методы анализа катализаторов. (кто придумал этот вопрос?)
- •16. Методы получения катализаторов с заданными свойствами. (кто придумал этот вопрос?)
- •17. Решение вопросов экологической безопасности при производстве катализаторов. (кто придумал этот вопрос?)
- •18. Каковы основные технические характеристики катализаторов?
- •19. Из каких основных компонентов состоят твердые катализаторы? Состав и пористая структура твердых катализаторов
- •20. Каковы основные характеристики пористой структуры контактных масс?
- •21. Как можно охарактеризовать материалы с губчатой, корпускулярной и смешанной структурой?
- •1. В чем различие монодисперсной и полидисперсной структур?
- •2. Какие процессы протекают при взаимодействии катализатора с реакционной средой?
- •Спекание
- •3. Какие факторы влияют на устойчивость катализатора во время работы?
- •5. Какие основные этапы включает производство контактных масс?
- •6. На какие группы можно разделить катализаторы по методам синтеза и приготовления?
- •7. Каковы особенности формования носителей и катализаторов?
- •8. В чем заключаются основные стадии производства осажденных контактных масс?
- •9. На чем основано получение катализаторов методом пропитки?
- •10. Каковы особенности метода пропитки?
- •1 1. Каковы основные принципы синтеза смешанных катализаторов?
- •1 2. В чем состоит сущность механохимической активации?
- •13. Каковы особенности получения плавленых и скелетных контактных масс?
- •14. Как получают катализаторы на основе цеолитов?
- •15. С какой целью производят исследования катализаторов?
- •16. Каковы основные принципы исследования состава катализаторов?
- •17. Какими методами определяют активность контактных масс?
- •18. В чем суть основных способов исследования пористой структуры катализаторов?
- •19. Как определяют истинную и кажущуюся плотности?
- •20. Какие исследования проводят для определения механической прочности катализаторов?
- •21. В чем заключается метод тпв?
- •1. Катализ и каталитические процессы в химической промышленности.
- •2. Сущность каталитического действия.
- •3. Классификация катализаторов по методам получения.
- •4. Формование носителей и катализаторов.
- •5. Основные факторы, влияющие на скорость каталитической реакции.
- •6. Основные стадии производства осажденных контактных масс.
- •7. Основные стадии процесса гетерогенно-каталитического взаимодействия. Основные стадии гетерогенного каталитического процесса
- •8. Получение катализаторов методом пропитки.
- •9. Влияние температуры на выход продукта в каталитических процессах.
- •1 0. Получение смешанных катализаторов.
- •11. Реакторы с неподвижным слоем катализатора.
- •1 2. Сущность механохимической активации.
- •1 3. Реакторы с кипящим слоем катализатора.
- •14. Получение плавленых и скелетных контактных масс.
- •15. Основные технические характеристики катализаторов.
- •16. Производство катализаторов на основе цеолитов.
- •17. Основные компоненты твердых катализаторов. Состав и пористая структура твердых катализаторов
- •18. Основные цели и задачи исследования катализаторов.
- •19. Пористая структура контактных масс.
- •20. Основные методы исследования состава катализаторов.
- •21. Материалы с губчатой, корпускулярной и смешанной структурой.
- •22. Методы определения активности контактных масс.
- •23. Монодисперные, бидисперсные и полидисперсные структуры.
- •24. Основные способы исследования пористой структуры катализаторов.
- •25. Взаимодействие катализатора с реакционной средой.
- •Спекание
- •26. Основные факторы, влияющие на устойчивость катализатора.
- •27. Определение механической прочности катализаторов.
- •28. Основные этапы производства контактных масс.
- •29. Метод термопрограммированного восстановления катализаторов.
- •30. Классификация катализаторов по методам получения.
- •31. Сущность каталитического действия.
- •32. Определение механической прочности катализаторов.
- •33. Основные этапы производства контактных масс.
- •34. Определение истинной и кажущейся плотности.
- •35. Основные стадии гетерогенного каталитического процесса. Основные стадии гетерогенного каталитического процесса
- •36. Каталитические реакторы для экзотермических каталитических реакций.
- •37. Определение удельной поверхности катализаторов методом бэт.
23. Монодисперные, бидисперсные и полидисперсные структуры.
Монодисперсными являются глобулярные структуры, построенные из частиц одинакового размера и одинаковой формы. Таких идеальных структур практически не бывает, и в реальных катализаторах наблюдается распределение различных пор по радиусу. Всегда имеются некоторый диапазон размеров глобул и соответствующий диапазон размеров пор.
Бидисперсные системы – системы, содержащие частицы двух размеров.
В полидисперсных структурах катализаторов наблюдается непрерывный спектр размеров пор. Однако большая их часть группируется обычно вокруг какого-либо наиболее вероятного радиуса, который принимают за основную количественную характеристику пористой структуры. Оптимальный радиус пор обеспечивает наивысшую скорость реакции. Смещение в сторону меньших пор приводит к увеличению их числа и поверхности, но одновременно повышается возможность перехода во внутридиффузнонную область, где резко уменьшается степень, использования поверхности и, соответственно, падает скорость реакции. Смещение в сторону больших размеров пор увеличивает степень использования поверхности, но активность снижается из-за уменьшения удельной поверхности.
24. Основные способы исследования пористой структуры катализаторов.
Метод ртутной порометрии основан на том, что жидкость, не смачивающая твердое тело, лишь при воздействии внешнего давления проникает в его поры [20]. Объем жидкости, заполняющей поры, является функцией внешнего давления, что и позволяет получить информацию о распределении пор по размерам.
Пористую структуру твердых тел исследуют на установке, состоящей из поромеров низкого и высокого давления. Приборы позволяют замерить эквивалентные радиусы пор от 3,5 до 35000 нм [1].
Поромер низкого давления (рис. 4.3) предназначен для вакуумирования образцов, заполнения их ртутью и определения наиболее крупных пор. Перед началом опыта исследуемый образец загружают в дилатометр 1, представляющий собой стеклянный капсюль, плавно переходящий в капилляр. Затем дилатомер взвешивают на технических весах и помещают в цилиндр 2 поромера. Вакуумирование образца производят первоначально форвакуумным насосом, затем диффузионным 19.
Рис. 4.3. Схема поромера низкого давления:
1 — дилатометр;
2 — цилиндр поромера;
3 — манометрическая трубка;
4 — шайба;
5 — контакты цилиндра;
6 — капилляр для подачи ртути;
7-10, 16, 18, 20 — краны;
11 — пробка;
12 — сосуд для ртути;
13 — ртутные манометры;
15 — манометр Мак-Леода;
17,21 — форбаллоны;
19 — диффузионный насос
В случае исследования термически стойких твердых тел с целью полного удаления газа цилиндр поромера нагревают в трубчатой электрической печи до 250-300 °С. По достижении давления 13,3 мПа нагрев прекращают и дилатометр заполняют ртутью. Затем отключают форвакуумный насос, замеряют столб ртути в дилатометре и сопротивление электрической цепи поромера при полностью погруженной в ртуть платиново-иридиевой проволоке дилатометра. После этого, впуская воздух в поромер, повышают давление в последнем до 133 кПа, при этом часть ртути входит в крупные поры катализатора, и сопротивление проволоки изменяется. Давление в поромере повышают до атмосферного, замеряя сопротивление электрической цепи [1].
Поромер высокого давления (рис. 4.4) позволяет определять объем пор размером от 3 до 6000 нм.
Рис. 4.4. Схема поромера высокого давления
1 — дилатометр;
2 — бомба поромера;
3, 5, 7 — краны;
4 — манометры;
8, 9 — обратные клапаны;
10 — нагнетательный клапан;
11 — всасывающий клапан;
12 — масляный бак;
13 — цилиндр высокого давления;
14 — редукционный клапан;
15 — масляный насос;
16 — электродвигатель;
17 — предохранительный клапан;
18 — электромагнит
Дилатометр помещают в полость бомбы поромера. Перед повышением давления замеряют начальное сопротивление электрической цепи. Давление в бомбе (6 — 8 МПа) создают азотом из баллона. После использования азота включают масляный насос; создается определенное давление, при котором замеряют сопротивление цепи.
Расчет объема и радиуса пор производят следующим образом [1]. Объем ртути (см3), заполняющий поры сорбента при данном давлении в бомбе поромера, рассчитывают по формуле:
(4.1)
Здесь — константа дилатометра, см3/Ом; — сопротивление цепи при данном давлении, Ом; — начальное сопротивление цепи, Ом.
Удельный объем пор (см3/г) составит:
(4.2)
Здесь — поправка на сжатие всего объема ртути в дилатометре (вводят начиная с давления 1 МПа),
(4.3)
где — масса ртути в дилатометре, г; — средний поправочный коэффициент при соответствующем давлении [20].