Кинетика взаимодействия в системе Ж-Т

 

 

Реакторы для процессов Ж-Т

Реакторы для проведения процессов в системе жидкость–твердый катализатор

 

Подобные каталитические процессы в технологии осуществляются достаточно редко вследствие возникающих трудностей с обеспечением хо­рошего теплообмена. Несколько улучшить теплообмен можно принуди­тельной турбулизацией потока с помощью перемешивающих устройств или созданием большой поверхности теплообмена. Реакторы смешения. Наиболее типичными реакторами для проведе­ния процессов в системе жидкость–твердый пылевидный катализатор яв­ляются аппараты емкостного типа с рубашками и механическими мешал­ками (обычно турбинными, пропеллерными или лопастными) для переме- Шивания суспензий с содержанием твердой фазы до 70–90 %. Интенсивность перемешивания выбирается достаточной для создания суспензии катализатора в жидкости и для поддержания хорошего теплооб­мена.Для создания суспензии твердых частиц катализатора используют также барботирующий через жидкость инертный газ или псевдоожижают слой катализатора потоком жидкости.Реакторы вытеснения. В зависимости от величины теплового эф­фекта применяются реакторы трубчатого типа, колонные с неподвижным слоем катализатора (адиабатические или секционированные) и колонные, в которых катализатор используется в виде суспензии. Конструкции этих ре­акторов аналогичны реакторам для проведения химических процессов в системах газ–твердый катализатор.

 

 

Сущность и виды катализа

Ката́лиз (греч. разрушение) — избирательное ускорение одного из возможных термодинамически разрешенных направлений химической реакции под действием катализатора(ов), который многократно вступает в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции и восстанавливает свой химический состав после каждого цикла промежуточных химических взаимодействий.

Явление катализа распространено в природе (большинство процессов, происходящих в живых организмах, являются каталитическими) и широко используется в технике (в нефтепереработке и нефтехимии, в производстве серной кислоты, аммиака, азотной кислоты и др.). Большая часть всех промышленных реакций — каталитические

Основные принципы катализа

Катализатор изменяет механизм реакции на энергетически более выгодный, то есть снижает энергию активации. Катализатор образует с молекулой одного из реагентов промежуточное соединение, в котором ослаблены химические связи. Это облегчает его реакцию со вторым реагентом. Важно отметить, что катализаторы ускоряют обратимые реакции, как в прямом, так и в обратном направлениях.

Типы катализа

По влиянию на скорость реакции катализ многие источники делят на положительный (скорость реакции растет) и отрицательный (скорость реакции падает). В последнем случае происходит процесс ингибирования, который нельзя считать 'отрицательным катализом', поскольку ингибитор в ходе реакции расходуется.Катализ бывает гомогенным и гетерогенным (контактным). В гомогенном катализе катализатор состоит в той же фазе, что и реактивы реакции, в то время, как гетерогенные катализаторы отличаются фазой.

Гомогенный катализа

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.

Гетерогенный катализ

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.

1. Диффузия реагирующих веществ к поверхности твердого вещества

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

3. Химическая реакция между реагирующими молекулами

4. Десорбция продуктов с поверхности катализатора

5. 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).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: