Теоретические основы технологических процессов охраны окружающей среды - 47 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

47
описания ряда реакций, особенно идущих с диссоциативной адсорбцией
реагента либо с образованием прочно сорбирующихся веществ.
Вполне реальны и случаи, когда скорости адсорбции или десорбции
сравнимы со скоростью химической реакции на поверхности.
r
a,A
= k
a,A
·P
A
·θ
0
- k
д,A
·θ
A
r
1
= k
1
·θ
А
- k
-1
·θ
В
r
д,В
= k
д,В
·θ
В
- k
а,В
·P
В
·θ
0
Из условия стационарности r
a,A
=r
1
=r
д,B
можно определить неизвестные
θ
0
, θ
A
и θ
B
и получить кинетические уравнения. Так, при быстрой десорбции
продукта В, но сравнимой скорости адсорбции А и химической реакции θ
B
определяется из адсорбционного равновесия (θ
B
= b
B
·P
B
·θ
0
) Далее,
приравнивая скорости адсорбции вещества Аи химической реакции с учетом
баланса по активным центрам (θ
0
+θ
A
+θ
B
=1), получим такое кинетическое
уравнение:
, 1 , 1
, 1 , , 1 1
a A A дA B B
дA a A A дA B B
k k P k k b P
r
k k k P k k k b P
. (3.24)
Напротив, при быстрой адсорбции вещества А, но сравнимой скорости
химической реакции и десорбции продукта В находим: θ
A
=b
A
P
A
θ
0
. Из
равенства двух последних скоростей и баланса по активным центрам
получаем кинетическое уравнение:
1 , 1 ,
1 , 1 1 , ,
дВ А A аВ B
дВ дВ А А a В В
k k b P k k P
r
k k k k k b P k P
. (3.25)
Из обоих уравнений при лимитирующей стадии химической реакции
на поверхности членами k
1
и k
-1
в знаменателе можно пренебречь и делением
числителей и знаменателей на k
д,A
и k
д,В
соответственно получаем уравнение
скорости, соответствующее кинетике Лэнгмюра-Хиншельвуда.
В сорбционных областях гетерогенного катализа энергия активации
близка к теплоте хемосорбции и составляет более 80 кДж/моль, что близко к
значениям в кинетической области катализа. Она неотличима от последней и
по отсутствию влияния на скорость размера зерна катализатора (если в
сорбции принимает участие вся поверхность), а различие проявляется в
форме кинетических уравнений. С точки зрения практической работы
катализатора сорбционная и кинетическая области также близки друг к
другу.
3.2.3. Внешнедиффузионная и переходные с ней области
В реальных условиях проведения гетерогенно-каталитического
процесса самой медленной стадией, определяющей общую скорость, может
оказаться стадия переноса вещества из потока к внешней поверхности зерна
катализатора (или переноса продуктов от него в поток). Кинетика процесса в
таком случае будет определяться не столько скоростью химической реакции,
сколько массопередачей. Последняя, как известно, описывается в
стационарных условиях потока уравнением:
Nitro PDF Trial
www.nitropdf.com

Страницы