Кинетические уравнения для гетерогеннокаталитических реакций

Существуют [5] методы получения кинетических уравнений для реакций, протекающих в присутствии гетерогенных катализаторов. Их можно применить к случаям, когда лимитирующей стадией является адсорбция, десорбция или одна из стадий реакции на поверхности. В этом случае скорость реакции совпадает со скоростью самой медленной стадии. Остальные стадии можно считать равновесными и записать для них константы равновесия. Для простейшего случая мономолекулярной реакции A«R Хоугеном и Уотсоном предложены кинетические уравнения общего вида

v =,

где v – скорость реакции.

Кинетический член содержит концентрацию активных центров, константу скорости лимитирующей стадии и в большинстве случаев адсорбционные константы. Этот член уравнения используется для сравнения каталитических свойств различных катализаторов.

Адсорбционным членом описывается доля покрытия активных центров. Показатель степени n соответствует числу активных центров, участвующих в элементарной реакции. Потенциальный член характеризует движущую силу реакции удаление газовой фазы от состояния термодинамического равновесия.

Хоуген и Уотсон вывели указанные члены для ряда механизмов реакций. В качестве примера в табл. 1 приведены некоторые системы уравнений для реакции A«R.

Таблица 1.

Кинетические уравнения Хоугена – Уотсона для реакции А«R.

Лимитирующая стадия	Потенциаль- ный член	Кинетичес- кий член	Адсорбционный член	n
Адсорбция A	pA-	kcL	(1++bRpR)
Десорбция R	pA-	kKbRcL	(1+bApA+KbRpA)
Реакция на поверхности	pA-	bAcL	(1+bApA+bRpA)
Диссоциативная адсорбция А	pA-	kbAcL	(1+2+bRpR)
Реакция на поверхности после диссоциативной адсорбции А	pA-	kbAcL	(1+2+ bRpR)

Используемые обозначения:

- b_i -константа адсорбционного равновесия компонента i;

- K - константа термодинамического равновесия;

- k - константа скорости реакции;

- p_i - парциальное давление компонента i.

Дата добавления: 2014-01-14