Экспериментальные методы исследования гетерогенных катализаторов

Экспериментальные методы исследования гетерогенных катализаторов. Содержание Интегральные, дифференциальные лабораторные реактора. Изотопные методы в катализе. Термопрограммированные десорбция и реакция. Флеш-десорбция. Классификация лабораторных реакторов (по C. Perego, S. Peratello. Catal. Today, 52 (1999), 133-145) Скорость химической реакции – дифференциальная и интегральная. Изменение количества вещества в единицу времени в единице реакционного пространства.В статическом реакторе V=const, поэтому , в проточном реакторе t=const, поэтому , Интегральная скорость (производительность) . Принципиальный вид конструкции лабораторных реакторов (по C. Perego, S. Peratello.

Catal. Today, 52 (1999), 133-145) Требования к реактору идеального вытеснения.Преимущества и недостатки различных конструкций лабораторных реакторов смешения – виброреактор, реактор Карберри, реактор Берти, проточный реактор с внешним перемешиванием. (по рекламе Autoclave Engineers) Материальный баланс реактора смешения с внешним перемешиванием (по Б. Лич. Катализ в промышленности.

Т.1. М Мир. 1986 ) Изотопные методы в катализе Кинетика изотопного гетеро- и гомомолекулярного обмена. R или R1 – скорости переноса метки, зависящие от концентраций веществ и температуры. Кинетический изотопный эффект. Физические основы метода. Метод меченных атомов. Стационарно-нестационарный изотопный кинетический метод. Принципиальная схема установки.Кинетические основы метода. (по Y. Schuurman at al. Catal. Today, v.38 (1997), p.129 ) Термопрограммированные десорбция и реакция Уравнение Поляни-Вигнера для кинетики термодесорбции.

Флеш-десорбция Физические основы метода. Определение основных физических характеристик катализаторов: удельная поверхность катализатора и активного компонента, пористость, механическая прочность, кислотность. Удельная поверхность катализатора.Наиболее распространенный метод – метод БЭТ. В основе вывода уравнения БЭТ лежат следующие модельные предположения: 1. Адсорбция физическая и поэтому многослойная. 2. Теплота адсорбции первого слоя отлична (выше) от теплоты адсорбции в остальных слоях, которая, в свою очередь, близка к теплоте конденсации адсорбирующегося пара. 3. Предэкспоненциальные факторы адсорбционных коэффициентов для всех слоев, кроме первого, равны между собой. ; Вид изотермы и возможности использования изотермы БЭТ для определения удельной поверхности зависят от величины константы С, которая по физическому смыслу модели равна отношению адсорбционных коэффициентов в первом и последующем слоях. . Удельная поверхность нанесенного на носитель металла (активного компонента). Селективная хемосорбция кислорода, водорода и оксида углерода.

Удельная поверхность слоя зернистого материала.

Гидродинамические основы метода. Уравнение Эргуна. Механическая прочность катализаторов Прочность гранул катализатора по составляющей и по торцам.Прочность катализаторов для процессов в псевдоожиженном слое на истирание. Пористость Классификация пор по размерам (микропоры – до 2 нм, макропоры – свыше 50 нм). Порометрия микропор.

Физические основы метода. Уравнение Кельвина (Томпсона), связывающее характерный размер пор  с поверхностным натяжением  и давлением пара p. Ртутная порометрия макропор. Физические основы метода.Уравнение Уэшбора, связывающее характерный размер пор  с величиной поверхностного натяжения ртути . Плотность Определение истинной плотности методом гелиевой пикнометрии.

Определение кажущейся плотности с помощью вытеснения ртути. Насыпной вес. Кислотность поверхности катализаторов Методы измерения кислотности – калориметрия, термопрограммированная десорбция, адсорбция оснований, ИК-спектроскопия.