адку говорять, що пора закрита (рис. 5, крива 2). При лімітуванні швидкості реакції дифузією в порах говорять про внутрідіффузіонной області протікання процесу, причому, чим більше швидкість дифузії, тим більше глибина проникнення речовини по довжині пори (рис. 5, криві 3, 4). Зауважимо, що якщо реакція протікає під внутрідіффузіонной і внутрікінетіческой областях, то вважається, що швидкість зовнішньої дифузії дуже велика і. br/>
Рис. 5. Залежність концентрації газоподібного реагенту від довжини циліндричної пори глибиною L
Слід зауважити, що швидкість гетерогенного процесу може визначатися не тільки дифузією вихідних речовин до реакційної поверхні, але і дифузією продуктів реакції від неї в ядро ​​потоку. У цьому випадку принципової підхід до розгляду кінетики реакції залишається незмінним, хоча деталі математичного опису можуть змінитися (наприклад, знаки похідних). p align="justify"> Якщо розглядають Топохимічеськие реакцію, то поняття дифузійної і кінетичної областей протікання мають свої особливості сенсу, які будуть розглянуті у відповідних розділах курсу.
1. Гетерогенний каталіз
Гетерогенні каталізатори володіють перед гомогенними рядом переваг, які призвели до все більш широкому розповсюдженню гетерогенно-каталітичних процесів у промисловості. Переважна більшість виробництв нафтоперероблення, продуктів нефтесинтеза, вуглехімії та інших великотоннажних процесів використовують гетерогенні каталізатори (каталітичний крекінг, риформінг, синтез Фішера-Тропша та ін.) В даний час існує ціла галузь хімічної технології - виробництво каталізаторів. p align="justify"> Гетерогенні каталізатори поділяються на такі групи:
) обложені - гелі, таблетки, порошки:
) каталізатори на носіях - зерна, таблетки, формовані;
) природні (силікати, алюмосилікати, цеоліти);
) плавлені (метали, оксиди);
) скелетні (метали);
) органічні (іоніти).
Основні способи приготування каталізаторів наступні:
) осадження з розчинів у вигляді кристалічного осаду або гелю;
) просочування каталітично неактивного носія розчином активного з'єднання;
) вилуговування розчинних частин сплавів;
) термічний розклад.
Каталізатори дуже чутливі до микропримеси в їх складі, тому при виробництві каталізаторів доводиться дотримуватися ряду умов. Зокрема, треба використовувати Високочисте сировину, матеріали обладнання не повинні вносити забруднення в каталізатор, всі домішки повинні добре відмиватися на стадіях осадження та відмивання опадів і гелів. p align="justify"> Пориста структура утворюються каталізаторів може бути більш-менш розгалуженої, частка обсягу, займаного порами, і їх діаметр можуть змінюватися в широких межах (табл. 1).
Таблиця 1. Властивості пористих каталізаторів
ТіпУдельная поверхню, м ВІ /гСредній діаметр пір, нмВисокопорістие200-6001-3Среднепорістиедо 1004-10Малопорістие1-10> 40
Пори можуть бути сформовані проміжками між частинками каталізатора і каналами в матеріалі. Характер пористості і розмір пор визначаються технологією приготування каталізаторів. br/>
1.1 Адсорбція
Виключно важливу роль у гетерогенному каталізі грає адсорбція реагентів на поверхні каталізатора. При зв'язуванні молекул речовин з твердою поверхнею відбувається активація вихідних сполук, молекули набувають сприятливу для реакції взаємну орієнтацію і т.д. За силою взаємодії реагентів з поверхнею адсорбцію підрозділяють на фізичне і хімічну. Їх характерні риси наведені нижче. br/>
ФізіческаяХіміческая ВЇ ВЇ Слабкий зв'язок молекул з адсорбентом, міцність зв'язку мало знижується зі збільшенням відстані від поверхні (великий радіус дії фізичних сил) Сильна зв'язок молекул з адсорбентом, міцність зв'язку різко знижується із збільшенням відстані від поверхні (малий радіус дії хімічних сил) ВЇ ВЇ Багатошарова адсорбціяМонослойная адсорбціяПаденіе частки адсорбата з температуройУвеліченіе частки адсорбата з температурою Для опису адсорбції запропоновано використовувати ряд залежностей, що відповідають тим чи іншим проявам фізичної та хімічної адсорбції, зокрема, ізотерма Ленгмюра, яка була виведена при наступних припущеннях:
адсорбція протікає як монослойная;
поверхню адсорбен...
