Теоретические основы технологических процессов охраны окружающей среды - 45 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

45
Уравнения кинетики реакций на неоднородной поверхности оказываются верными в
широком диапазоне изменения параметров процесса. При малом заполнении поверхности
(
=0) они принимают вид, характерный для области Генри, а при больших заполнениях (
=l) -
вид, характерный для уравнений Лэнгмюра-Хиншельвуда.
В заключение отметим некоторые характерные особенности
внутрикинетической области гетерогенного катализа, отличные от других.
Реакция имеет наиболее высокую наблюдаемую энергию активации, так как
наложение диффузионных влияний из-за их малой зависимости от температуры
всегда ведет к снижению энергетического барьера. В этой области работают все
поры катализатора, и так как их поверхность преобладает по сравнению с
внешней, скорость процесса не зависит от размера зерен катализатора, но сильно
увеличивается при росте его удельной поверхности. Следовательно, для
протекания реакции во внутрикинетической области наиболее подходят
катализаторы со сравнительно крупными зернами (что снижает сопротивление
слоя катализатора) и развитой поверхностью микропор. Внутрикинетическая
область характеризуется самой высокой производительностью катализатора.
Последний при этом работает в умеренном температурном режиме, без
перегрева поверхности зерен, так как при нелимитирующей скорости диффузии
теплопередача, имеющая тот же диффузионный механизм, происходит быстрее
химической реакции. Таким образом, внутрикинетическая область со всех точек
зрения предпочтительна при гетерогенном катализе.
3.2.2. Сорбционная и переходная с ней области
При рассмотрении кинетической области катализа предполагалось, что
по сравнению с химической реакцией, протекающей на поверхности, не
только диффузия, но и сорбция реагентов и продуктов протекают очень
быстро, вследствие чего устанавливается сорбционное равновесие. В
действительности при большой скорости диффузии процесс все же
складывается из трех стадий - сорбции реагентов, химической реакции на
поверхности и десорбции продуктов:
,
,
* *
a A
дB
k
k
A S S A

;
1
1
* *
k
k
S A S B
;
,
,
* *
дB
аB
k
k
S B S B

.
Здесь через k
a,A
и k
a,B
обозначены константы скорости адсорбции
веществ А и В; k
д,А
и k
д,B
- константы скорости их десорбции с поверхности;
k
1
и k
-1
- константы скорости прямой и обратной реакций на поверхности,
отношение которых равно константе равновесия поверхностной реакции
K
S
=[S*-B]/[S*-A]=k
1
/ k
-1
.
Примем, что поверхность катализатора энергетически однородна и при
лимитирующей стадии адсорбции или десорбции одного из реагентов или
продуктов на поверхности катализатора устанавливается химическое
Nitro PDF Trial
www.nitropdf.com

Страницы