14. Экспериментальное определение области протекания гетерогенного химического процесса.

Лимитирующую стадию можно экспериментально опреде­лить, изучая изменение скорости гетеро­генного процесса в зависимости от темпе­ратуры Т, линейной скорости газового по­тока u и степени измельчения 1/R..

Если гетерогенный процесс в некотором диапазоне изменения параметров его про­ведения лимити­руется химической реакцией, то скорость его определяется в основном константой скорости поверхностного химического взаи­модействия. Константа скорости k экспо­ненциально увеличивается с ростом температуры, в то время как коэффициенты массоотдачи на диффузионных стадиях β и β' зависят от температуры лишь очень слабо (~T^1/2).

Скорость конвективной диффузии очень сильно зависит от гидродинамической обстановки. Следовательно, увеличение линей­ной скорости газового потока относительно твердых частиц при неиз­менных R и Т приведет к резкому увеличению скорости процесса, если он лимитируется внешней диффузией.

Скорость внутренней диффузии должна резко увеличиться в слу­чае измельчения твердой. Если изучение

влияния температуры и линейной скорости потока не позволило оп­ределить лимитирующую стадию, а измельчение твердого материала вызвало существенный рост скорости гетерогенного процесса, то это значит, что он лимитируется диффузией в поры твердого вещества.

16.Способы интенсификации гетерогенных химических процессов в системе газ-твердое в-во.

Для интенсификации процесса, протекающего во внешнедиф. области необходимо:

1) увеличить коэффициент скорости массоотдачи по газу, применяя перемешивание или увеличивая скорость газового потока

2)изменить размеры тв. Частиц

3) увеличить концентрацию реагента в газовой фазе.

18. Катализ и катализаторы. Технологические хар-ки твердых катализаторов.

Катализ - явление изменения скорости химической или биохимической реакции в присутствии веществ, количество и состояние которых в ходе реакции не изменяются (катализаторов).

Катализаторы - это вещества, которые, многократно вступая в промежу­точное взаимодействие с участниками реакции, изменяют ее механизм и увели­чивают скорость реакции; при этом они восстанавливают свой химический состав после каждого цикла промежуточных взаимодействий.

Роль катализатора состоит лишь в изменении скорости достижения состояния равновесия. Катализатор может увеличивать скорость толь­ко тех процессов, которые разрешены термодинамически.

Некоторые химические реакции без катализаторов практически не­осуществимы, например, из-за слишком большой энергии активации. Катализатор снижает энергию активации реакции и позволяет тем самым проводить ее при существенно более низких температурах.

Твердые катализаторы - это высокопористые веще­ства с развитой внутренней поверхностью, характеризующиеся опре­деленной пористой и кристаллической структурой, активностью, се­лективностью и рядом других технологических характеристик.

Рассмотрим некоторые характеристики твердых катализаторов.

Активность - мера ускоряющего воздействия по отношению к данной реакции.

Температура зажигания - это минимальная температура, при которой технологический процесс начинает идти с достаточной для практических целей ско­ростью.

С технологической точки зрения лучше использовать катализаторы с низкой температурой зажигания, что позволяет снизить энергетические затраты на предварительный нагрев реакционной смеси.

Селективность - способность избирательно ускорять целевую реакцию при наличии нескольких побоч­ных.

Селективность зависит не только от выбранных катализатора, но и от условий проведения процесса.

Пористая и кристаллическая структура катализатора. Важным свойством катализатора является пористая структура, которая харак­теризуется размерами и формой пор; удельной поверхностью ката­лизатора.

При выборе твердого вещества, которое должно служить катализатором, важную роль игра­ет доступность поверхности катализатора для реагирующих газов.

Наряду с пористой структурой большое значение имеет кристал­лическая структура катализаторов. Различные кристаллические мо­дификации одного и того же вещества могут обладать сильно отлича­ющейся каталитической активностью.