Термины, связанные с цементом. Поверхности катализатора

Главная --> Справочник терминов

Поверхности катализатора 3) уменьшение объема свободного газового пространства в емкостях и сокращение зеркала испарения за счет использования резервуаров с плавающими крышами, покрытия поверхности испарения слоем пластмассовых шариков, пенами, эмульсиями;

а) Способ выпаривания получил наиболее широкое применение. Он позволяет получить латекс, содержащий 60—80% каучука и обладающий большой устойчивостью. Для получения концентрированного латекса способом выпаривания применяется цилиндрический аппарат с двойными стенками, между которыми при работе аппарата циркулирует горячая вода с температурой около 70 °С. Внутри аппарата имеется свободно вращающийся вал небольшого диаметра, который перекатывается по стенке аппарата при его вращении и служит для перемешивания латекса, предотвращения вспенивания и увеличения общей поверхности испарения. Для стабилизации латекса до концентрирования к нему прибавляют защитные щелочные коллоиды.

В условиях молекулярной перегонки, т. е. при очень низком давлении, жидкость не содержит растворенного воздуха, пузырьки которого могли бы инициировать кипение во всей массе жидкости; поэтому испарение происходит только с поверхности. Молекулы, отрывающиеся от поверхности жидкости, движутся прямолинейно до момента соударения с другими молекулами или со стенкой сосуда.. Средняя длина свободного пробега молекулы зависит от давления и уменьшается при повышении давления, так как возрастает число столкновений молекул. Если вблизи 'Поверхности испарения, на расстоянии меньшем, чем средняя длина свободного пробега, поместить сильно охлаждаемую поверхность, то молекулы будут оседать на ней беспрепятственно, теряя значительную часть своей энергии. Практически они не могут вновь перейти в газовую фазу или вернуться на поверхность испарения, В этих условиях, очевидно, «е может установиться состояние динамического равновесия, характерно* для перегонки при более высоких давлениях.

Аппаратура. Для молекулярной перегонки применяют несколько типов приборов, имеющих различным образом развитую поверхность испарения: а) котлообразный испаритель, б) тарельчатый испаритель, в) испаритель со стекающим слоем жидкости, г) вращающийся испаритель. Из перечисленных типов испарителей наиболее часто употребляются типы а и б. Производительность прибора определяется тремя факторами: 1) давлением в аппарате, 2) удаленностью охлаждающей поверхности от поверхности испаренияи 3) толщиной слоя перегоняемого вещества. Достаточно низкое давление — порядка 0,001 — 0,0001 мм рт. ст. может быть достигнуто с помощью масляного вакуум-насоса (для создания предварительного вакуума), сопряженного с диффузионным насосом — масляным или ртутным. Вакуум-проводы должны быть большого сечения, смазки должны иметь низкое давление пара; следует применять вымораживание паров дистиллята, паров из диффузионного насоса и т. п., а охлаждающую (конденсирующую) поверхность нужно помещать на расстоянии 1 — 2 см от поверхности испарения.

2. Для увеличения поверхности испарения испаритель заполняют медными стружками. Равномерного нагревания можно добиться, помещая испаритель в бане, состоящей из смеси NaNO3 и NaNOa (1 : 1).

предложен также колонный реактор, верхняя часть которого предназначена для осуществления переэтерификации, а нижняя — для поликонденсации под вакуумом. В средней части колонны расплав разбрызгивается для увеличения поверхности испарения выделяющегося мономера, что представляет собой реализацию принципа, предложенного Фритче [23], но не осуществленного в промышленном масштабе вследствие малой эффективности такого способа удаления этиленгликоля.

чения общей поверхности испарения (более чем максимальное

ружающую среду и увеличения поверхности испарения жидко-

поверхности испарения, на расстоянии меньшем, чем средняя длина

от поверхности испаренияи 3) толщиной слоя перегоняемого вещества.

расстоянии 1—2 см от поверхности испарения.

Поверхностная адсорбция обусловливает механизм действия многих катализаторов. При адсорбции на активных центрах поверхности катализатора в молекулах адсорбируемого вещества происходит разрыв внутримолекулярных связей. Образовавшиеся при этом атомы легко взаимодействуют с другим адсорбированным на катализаторе веществом либо с веществом прилегающей фазы, образуя новое химическое соединение.

Более старым является метод сернокислотной гидратации, заключающийся в образовании моно- и диэтилсульфатов и последующем гидролизе их с получением спирта и кислоты. При прямой гидратации происходит присоединение молекулы воды к молекуле этилена на поверхности катализатора. Оба метода получения синтетического этанола осуществляются в крупных промышленных масштабах.

в восстановительной среде переходит в Сг2Оз с образованием паров воды, СО, ССЬ. Образовавшаяся в зоне реакции вода блокирует поверхность катализатора. Обратимое отравляющее действие воды на активность хромовых и алюмохромовых катализаторов отмечается в ряде исследований [5, 20, 25]. «Окисленная» поверхность алюмохромового катализатора оказалась более чувствительной к отравляющему действию воды, чем «восстановленная». Полная дезактивация восстановленной окиси хрома парами воды наступала при покрытии 15% поверхности катализатора, а полное отравление «окисленной» окиси хрома наступало уже при экранировании 2% поверхности [26]. Адсорбция воды может быть как физической, так и химической [27, 28], причем вода может удерживаться катализатором при 500—550 °С в виде ОН-групп [29]. Центрами адсорбции воды являются ненасыщенные ионы Сг3* [29, 30].

возрастает, однако при последующем блокировании поверхности катализатора продуктами глубокого разложения углеводородов («кокс») снова снижается. Максимальный выход достигается от 5—7-й до 40—45-й минуты работы. С увеличением активности катализаторов, а также при повышении температуры дегидрирования продолжительность десорбции воды сокращается и максимум выхода олефинов достигается быстрее.

Интересно отметить, что в случае дегидрирования 1,1-дифе-нилэтана в а-фенилстирол добавки фенилметана резко увеличивают выход целевого продукта. а-Фенилстирол образуется с выходом до 40% даже при добавке дифенилметана к дегидрируемому этилбензолу или изопропилбензолу. Однако надо иметь в виду, что дифенилметан реагирует со свободными радикалами во много раз быстрее толуола [15]. Не исключено, что эта реакция идет не только в объеме, но и на поверхности катализатора. Но так или иначе даже добавки значительных количеств более реакционноспособ-ных, чем толуол, ксилолов не приводят к образованию винилтолуо-лов в концентрациях выше сотых долей процента.

Недостатком каталитических процессов хлорирования углеводородов является выделение на поверхности катализатора углерода, который снижает его активность. В промышленном масштабе осуществлен новый процесс, лишенный указанного недостатка. Процесс проводится в присутствии взвешенных частиц мелкодис-нерсного катализатора, находящихся в непрерывном движении в потоке газа. Размер зерен катализатора равен 0,4—2,0 мм. Выделяющаяся при хлорировании сажа осаждается на поверхности частиц катализатора, однако при их перемешивании и трении друг о друга она отделяется и уносится газовым потоком.

Процесс конверсии протекает на активной поверхности катализатора. Внешняя поверхность частиц катализатора относительно невелика, и ее повышают за счет увеличения пористости катализатора и создания развитой внутренней поверхности.

В работе [39] найдена примерная зависимость скорости реакции от внешней поверхности катализатора, что связано с небольшой глубиной проникания реакции внутрь зерна. Если включить фактор эффективности в константу скорости реакции, уравнение примет вид:

Еще меньше ясности имеется в отношении механизма паровой конверсии высших углеводородов. Установлено лишь, что в процессе паровой конверсии гомологов метана происходит преобразование их в метан, т. е. протекает процесс частичной конверсии. Предполагается [44], что углеводород на поверхности катализатора диссоциирует с образованием радикалов СНХ, которые реагируют с водяным паром и водородом. В результате взаимодействия радикалов с молекулами воды, адсорбированными на поверхности катализатора,, образуются окись углерода и водород, а с водородом — метан и углерод. Последний реагирует с водяным паром с образованием СО и Н2. Таким образом, рассмотренный механизм конверсии включает крекинг углеводородов, гидрирование продуктов крекинга и газификацию, а образование углерода является неизбежной промежуточной •бтадией конверсии.

В состав катализатора низкотемпературной конверсии входят окислы меди, цинка и алюминия. В невосстановленной форме катализатор неактивен. В процессе восстановления СиО переходит в металлическую медь, которая является собственно катализатором.. Окись цинка выполняет роль стабилизатора, препятствующего увеличению размеров кристаллов меди, что может привести к сокращению активной поверхности катализатора. Этой же цели служит и окись алюминия [54], а также окись хрома. В настоящее время предложено много композиций катализаторов на основе окиси меди, и окиси цинка; основные характеристики двух образцов приведены ниже:

где (О) — атом кислорода на поверхности катализатора; ( ) активный центр на поверхности катализатора.

Повышенную устойчивость Получения резиновых Поведения растворов Поведение некоторых Поведение различных Переносом электронов Поверхностью субстрата Поверхность кристаллов Поверхность разрушения