Активность и селективность катализатора - Гомогенный и гетерогенный катализ

Все процессы переработки углеводородного сырья сопровождаются фазообразованием (испарение, катализ, крекинг и др.). Одна из задач физико-химической технологии -- оптимизация дисперсности сырья с целью регулирования фазообразования, т. е. интенсификации нефтетехнологических процессов и получения продуктов требуемого качества.

Важными характеристикам катализатора являются его активность, селективность свойств и др.

Под активностью понимают разность скоростей химических реакций в присутствии катализатора и без катализатора с учетом доли объема реакционного пространства.

Избирательность (селективность) действия катализатора в отношении определенного направления превращения равна скорости образования целевого продукта, деленной на суммарную скорость превращения основного реагирующего вещества по всем направлениям.

Под регенерируемостью катализатора понимают его способность восстанавливать активность после соответствующей обработки.

Селективность катализаторов зависит от пористой структуры. Если побочная реакция представляет собой параллельное превращение исходного вещества, то изменение селективности зависит от формы кинетических зависимостей обеих реакций. Диффузионное торможение в большей степени снижает скорость той из параллельных реакций, скорость которой быстрее уменьшается с ростом глубины превращения. Так, например, если основная реакция первого порядка, а вредная побочная реакция второго, то при наложении диффузионного торможения наряду с уменьшением общей скорости будет возрастать селективность.

При последовательных реакциях, когда полезный продукт является промежуточным, диффузионное торможение всегда снижает селективность. Это снижение начинается в переходной области и достигает наибольшей величины в области внутренней диффузии, после чего селективность сохраняется постоянной независимо от дальнейшего роста критерия.

При заданных селективности, УКА и крупности зерна можно определить оптимальную пористую структуру, обеспечивающую максимальную скорость реакции. Переход к бидисперсным структурам и в этом случае приносит существенную пользу, так как позволяет при заданной активности увеличивать селективность, или при заданной селективности существенно повышать активность единицы объема катализатора.

Активность катализаторов определяется их химической природой. Обычно катализаторы представляют собой сложные композиции. В состав их могут входить несколько активных компонентов, которые иногда наносят на пористые инертные или активные носители. В процессе эксплуатации поверхность катализаторов покрывается различными отложениями, чаще всего коксовыми. Катализаторы гидроочистки во время предварительного сульфидирования и эксплуатации поглощают некоторое количество серы в виде сульфид-иона. Катализаторы гидроочистки тяжелых видов сырья и каталитического крекинга задерживают на своей поверхности тяжелые металлы - ванадий, железо, никель.

Разработаны и применяются методы анализа химического состава катализаторов, способы определения серы и коксовых отложений на поверхности катализаторов.

Активность катализаторов можно выразить разными величинами:

    А) степень превращения исходного вещества при постоянной скорости подачи сырья, загрузке катализатора, температуре и давлении; Б) выход целевых продуктов в стандартных условиях испытания.

Для экспериментальных исследований каталитических свойств используют различные методы.

Селективность: чаще всего применяют следующие определения.

    1. Отношение числа молей исходного вещества, превратившегося в целевой продукт, к числу молей, превратившихся в побочные продукты. 2. Отношение числа молей исходного вещества, превратившегося в целевой продукт, к общему числу молей превращенного исходного вещества.

Похожие статьи




Активность и селективность катализатора - Гомогенный и гетерогенный катализ

Предыдущая | Следующая