Физическая химия: Часть 2. Химическая кинетика. Зенин Г.С - 186 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СЗТУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

Х и м и ч е с к а я к и н е т и к а
186
сания процесса. Гетерогенно-каталитический процесс протекает через ряд ста-
дий:
диффузия исходных веществ из потока к внешней поверхности катализа-
тора;
диффузия исходных веществ в порах зерна катализатора; адсорбция ис-
ходных веществ на поверхности катализатора; собственно
химическая реак-
ция
; десорбция продуктов с поверхности катализатора; диффузия продуктов с
внутренней поверхности зерна катализатора (к поверхности пор);
диффузия
продуктов с внешней поверхности зерна.
В связи с этим различают пять основных кинетических областей работы ка-
тализатора в гетерогенно-каталитическом процессе: 1.
внешнекинетическая
область
, в которой скорость процесса лимитируется самой химической реак-
цией; 2.
адсорбционная область, в которой скорость процесса определяется
адсорбцией исходного вещества или десорбцией продукта реакции; 3.
внешне-
диффузионная область
, в которой скорость процесса лимитируется скоростью
диффузии исходных веществ из потока к внешней поверхности катализатора
или скоростью диффузии продуктов реакции от нее в поток; 4.
внутридиффу-
зионная область
, в которой скорость процесса контролируется диффузией ис-
ходных веществ от внешней поверхности зерна к его внутренней поверхности,
или диффузией продуктов реакции в обратном направлении. Скорость диффу-
зии в данном случае зависит от кинетических параметров реакции; 5.
внутри-
кинетическсая область
, в которой скорость процесса определяется скоростью
химической реакции, протекающей на поверхности пор зерна, т.е. на его внут-
ренней поверхности. Следует отметить отсутствие строгих границ между этими
областями работы катализатора. Они перекрываются промежуточными (пере-
ходными) областями, в которых сочетаются закономерности разных областей.
Исходя из того, что любая из перечисленных выше
стадий, через которые
протекает гетрогенно-каталитический процесс, может контролировать его, ста-
новится справедливо заключение о том, что
кинетические закономерности
гетерогенно-каталитического процесса могут контролироваться как зако-
нами собственно химической кинетики, так и закономерностями массопе-
реноса и законами адсорбции
.
По ходу всего предыдущего рассмотрения весьма подробно были освещены
основные законы химической кинетики, а в 2.3.4. – основополагающие момен-
ты, связанные с адсорбцией на поверхности катализатора. В то же время, вне
нашего рассмотрения остались закономерности массопереноса, знание которых
необходимо при рассмотрении гетерогенных реакций, одним из примеров ко-
торых являются гетерогенно-каталитические процессы.
Гетерогенный процесс, лимитируемый стадией массопереноса, может осу-
ществляться за счет
конвекции и диффузии.
Конвекцией называется перемещение всей среды в целом. На границе рас-
твора с твердой поверхностью конвекция может происходить из-за разной
плотности раствора в объеме раствора и вблизи поверхности твердого тела, что
обусловлено неодинаковой концентрацией или температурой в растворе. Такая
конвекция получила название
самопроизвольной. Более эффективной является

Страницы