Гетерогенный катализ

Гомогенный катализ

Примером гомогенного катализа является разложение пероксида водорода в присутствии ионов йода. Реакция протекает в две стадии:

H2О2 + I → H₂О + IO

H2О2 + IO → H2О + О₂ + I

При гомогенном катализе действие катализатора связано с тем, что он вступает во взаимодействие с реагирующими веществами с образованием промежуточных соединений, это приводит к снижению энергии активации.

При гетерогенном катализе ускорение процесса обычно происходит на поверхности твердого тела — катализатора, поэтому активность катализатора зависит от величины и свойств его поверхности. На практике катализатор обычно наносят на твердый пористый носитель.

Механизм гетерогенного катализа сложнее, чем у гомогенного. Механизм гетерогенного катализа включает пять стадий, причем все они обратимы.

· Диффузия реагирующих веществ к поверхности твердого вещества.

· Физическая адсорбция на активных центрах поверхности твердого вещества реагирующих молекул и затем хемосорбция их.

· Химическая реакция между реагирующими молекулами

· Десорбция продуктов с поверхности катализатора

· Диффузия продукта с поверхности катализатора в общий поток

Примером гетерогенного катализа является окисление SO2 в SO3 на катализаторе V2O5 при производстве серной кислоты (контактный метод).

Активность катализатора (А)-называется мераускоряющего воздействия его по тотношению к данной химической реакции. Она определяется как отношение констант скоростей каталитической и некаталитической реакцией.

Температурой зажигания(Тз)катализатора называется минимальная температура при которой процесс начинает протекать с достаточной для технологических целей скоростью. Чем выше активность катализатора тем ниже темпертура зажигания. Селективность(избирательность) катализатора называется его способность избирательно ускорять одну из реакций если в системе термодинамически возможно протекание нескольких реакций. Пористость катализатора - характеризует его отдельную поверхность и следовательно влияет на поверность контакта катализатора с реагентами. Для каталитических процессов большое значение имеет доступность поверхности твердого ктализатора для реагируюхих в-в так как чем больше поверхность контакта, тем выше скорость превращения их в целевые продукты в единицу времени на том же катализаторе. Отравлением катализатора называется частичное или полное потеря его активности под воздействием незначительного количества некоторых веществ(контактных ядов) Отравление катализатора может быть обратимым, когда контактные яды снижают активность катализатора временно когда они находятся в зоне катализа, и необратимым когда активность катализатора не восстанавливается после удаления контактных ядов из зоны катализа.Контактные аппараты - хим.реакторы для проведения гетерогенно-каталитических процессов. В зависимости от состояния катализатора и режими его движения они делятся на контактные аппараты с неподвижным слоем катализатора, движущимся слоем катализатора и с псевдоподвижным солем.

69.) Классификация реакторов:

По температурному режиму реакторы и происходящие в них процессы делят на адиабатические, изотермические и политермические.

Адиабатические реакторы при спокойном (без перемешивания) течении потока реагентов не имеют теплообмена с окружающей средой, т. е. снабжены хорошей тепловой изоляцией. Вся теплота реакции аккумулируется потоком реагирующих веществ. Темпе­ратурный режим в любой точке по высоте реактора выражается уравнением:

Изотермические реакторы имеют постоянную температуру во всех точках реакционного объема.Изотермический режим более эффективный для производства, он позволяет приблизиться к оптимальной температуре процесса и облегчает автоматизацию работы реактора по сравнению с адиабатическим.

В таких реакторах гидродинамический режим обеспечивает приближение к полному перемешиванию с продуктами реакции и инертными компонентами. Температура в экзотермических реакторах повышается, а в эндотермических понижается до конечной сразу же после поступления исходных.

Политермическими называются реакторы, в которых теплота реакции лишь частично компенсируется за счет отвода (подвода) теплоты или процессов с тепловым эффектом, противоположным по знаку основному. К политермическим аппаратам относят реакторы с малой степенью смешения реагирующих веществ и теплообменниками, помещенными внутри.

Дата добавления: 2015-06-28