★☆★Добро пожаловать на сайт химической технологии и органического синтеза!★☆★
Каталог статей
Меню сайта

Поиск

Категории раздела
Мои статьи [18]
Описание различных опытов
Химическая технология [12]
Основы и азы по химической технологии

Наш опрос
Оцените мой сайт

[ Результаты · Архив опросов ]

Всего ответов: 264

Статистика


Приветствую Вас, Гость · RSS 12 Ноя 2018, 23:24:39

Главная » Статьи » Химическая технология

Разработки реакторов №2
Разработки реакторов №2

 

Катализаторы


Катализатор - химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции. Количество катализатора, в отличие от других реагентов, после реакции не изменяется. Существуют два типа катализаторов: гомогенные и гетерогенные. Гомогенный катализатор находится в одной фазе с реагирующими веществами, гетерогенный – образует самостоятельную фазу, отделённую границей раздела от фазы, в которой находятся реагирующие вещества. К гомогенным катализаторам относятся кислоты и основания, к гетерогенным относятся металлы, оксиды, сульфиды.
Гетерогенные катализаторы имеют, как правило, сильно развитую поверхность, для чего их распределяют на инертном носителе.Рассмотрим различные примеры гетерогенных катализаторов: стр.3.
Пример различия между гомогенным (сверху) и гетерогенным (снизу) катализом аммиака:

 

 


Кроме того, могут быть вариации получения различных продуктов с одними и теми же реагентами, но при разных условиях и катализаторах, например, получение азотной кислоты:

 

 


Что же происходит в каталитическом процессе, и почему каталитические реакции происходят намного быстрее и эффективнее, нежели без катализаторов.
Катализатор способен уменьшать активационную энергию химического процесса, тем самым не только ускоряя процесс, но и уменьшая затраты энергии на него. Более того, существуют химические реакции, которые без катализаторов вообще не происходят.
На данном примере можно рассмотреть, что реакция получения аммиака в присутствии катализатора происходит с выделением энергии, в отличие от реакции в газовой форме, где израсходуется большое количество энергии:

 

 


В каталитическом процессе существуют три основных компонента. Это активные компоненты, промоторы и поддержка.
Активные компоненты взаимодействуют с реагентами для получения продуктов. В основном это металлы, оксиды и сульфиды металлов.
Промоторы - вещества, которые стабилизируют сам активный компонент от пагубных на него химических и физических воздействий. Они могут участвовать в химическом процессе напрямую или косвенно. Самый распространённый пример промотора это кварц, но бываю также металлы и их оксиды.
Поддержка - вещество, на которое наносится активный компонент и промотор. Зачастую его процент в катализаторе намного больше, чем остальных вышеупомянутых веществ. Примеры поддержки - гамма оксид алюминия и кварц.
Подробные примеры можно рассмотреть тут:стр.6, стр.7
Промышленный катализатор должен соответствовать следующим критериям: устойчив к реагентам и продуктам реакции, к физическим воздействиям окружающей среды, в которой происходит реакция. Например, температура, давление или механическое трение. Высокое соотношение площади к объёму, то есть большое количество активных центров на малый объём, что делает относительно эффективным и даёт высокий процент в селекции продуктов. Должен быть легкодоступный в приготовлении промышленного масштаба.

 

 

 

Классификация реакторов в гетерогенном катализе


Гомогенные катализаторы используют в основных видах химических реакторов - BR, CSTR и PFR.
Для гетерогенных катализаторов есть продвинутые реакторы, делящиеся определённый виды фаз катализатора и реагентов:

 

 

                        
Реакционная фаза
Вид реактора
Гомогенная - одна фаза
BR, CSTR и PFR
Гетерогенная -
 
Две фазы
Газ-катализатор или жидкость катализатор
Packet-bed, Fluidized-bed
Три фазы
Газ-жидкость-катализатор
Trickle-bed, Bubble Fixed-bed, CSTR Slurry, Bubble Slurry Column, 3-Phase Fluidized
Без катализатора
Gas-Liquid CSTR, Gas-Liquid Bubble Column


Packet-bed - реактор с неподвижным твердым слоем катализатора, через который проходит жидкая или газовая фаза реагентов.


Fluidized-bed -- реактор, в котором каталитическая фаза в виде гранул или мелких частиц находится в движущемся потоке реагентов.


Gas-Liquid CSTR - реактор с механическим смешиванием газово-жидкостной фазы. В основном используется для гомогенного катализа.


Gas-Liquid Bubble Column - реактор в виде колонны, где смешивание обеих фаз происходит за счет непрерывной подачи газа.


Trickle-bed - реактор с параллельными потоками жидкой и газовой фазы над твердым слоем катализатора.

 
Bubble-Fixed Bed - реактор с полностью погруженным катализатором в параллельные потоки жидкой и газовой фазы


CSTR Slurry - реактор с механическим смесителем, где катализатор в виде гранул или мелких частиц смешивается в жидкой фазе.


Bubble Slurry Column - трех фазовый реактор, в котором частицы катализатора находятся во взвешенном состоянии благодаря поднимающемуся газу и жидкости


3-Phase Fluidized - трех фазовый реактор, в котором частицы катализатора находятся в взвешенном состоянии благодаря пдонимающемуся газу и жидкости.


Лит-ра: Fogler, H.C. "Elements of Chemical Reaction Engineering”, 3rd Ed., Prentice Hall Int., 1999; Levenspiel O. "Chemical Reaction Engineering", 3rd Ed., John Wiely & sons, NY, 1999; Hill, C.G., "An Introduction to Chemical Engineering Kinetics & Reactor Design", John Wily & sons, NY, 1977; Laird T. "Chemical Development and Scale Up”, Kluwer, 1996; Hoyle, W., Ed., "Pilot plants and scale-up of chemical processes I”, Royal Society of Chemistry, 1997; Hoyle, W., Ed., Pilot plants and scale-up of chemical processes II”, Royal Society of Chemistry, 1999; Bailey, J.E., Ollis, D.F., "Biochemical Egineering Fundamentals", 2nd ed., McGraw-Hill, 1986; Shuler, M.L., Kargi, F., "Bioprocess Engineering: Basic Concepts", 2nd ed., Prentice Hall PTR, 2002; Flickinger, M. C., "The encyclopedia of bioprocess technology :fermentation, biocatalysis, and bioseparation", Wiley, 1999; Coulson, J. M., "Chemical engineering :chemical and biochemical reactors and process control", 3rd ed., Pergamon Press, 1994.

 



Copyright©C2H5OH,2010

 

Категория: Химическая технология | Добавил: C2H5OH (13 Июн 2013)
Просмотров: 1654 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа


Наши баннеры
Вид баннера на сайт:

Химическая технология и органический синтез


Код баннера на сайт:


Вид баннера на чат:

Общение для всех


Код баннера на чат:


Поделиться

Доска объявлений

Друзья сайта

Посетители
Новички
0897034112vlad)))))
НиколаевEfimovasKP

Последние посетители


Корзина
Ваша корзина пуста

Copyright MyCorp © 2018
Хостинг от uCoz