Определение каталитической активности

Каталитические свойства – активность, селективность, стабильность, являются самыми важными характеристиками гетерогенных катализаторов. В настоящее время для гетерогенных катализаторов нет общепринятых стандартизованного понятия «каталитическая активность». Как правило, в качестве критерия каталитической активности используют удельную скорость химической реакции в присутствии катализаторов, рассчитанную на единицу количества катализатора.

Активность катализатора

Если в системе протекает реакция без катализатора, то необходимо принять во внимание:

∆ r = r_k – r_o,

где r_k – скорость каталитической реакции, r_o – скорость некаталитической реакции.

Для большинства каталитических систем реакция без катализатора не протекает, поэтому ro можно считать равной 0.

Скорость каталитической реакции рассчитывается, исходя из степени превращения веществ в каталитическом реакторе:

 

В этом случае активность катализатора совпадает с производительностью системы, которая является важным показателем промышленных процессов.

Также активность можно отнести к объему катализатора:

 Для нанесенных катализаторов активность можно отнести к массе активного компонента:

Наиболее часто используют понятие «удельной каталитической активности» (УКА):

 

Для реакций, протекающих с образованием одного или нескольких продуктов, селективность иногда оказывается важнее активности.

       Степень превращения α, (конверсия X) – доля (в %) образующегося продукта реакции по отношению к исходному веществу.

Выход - количество целевого продукта, образующееся в результате суммы операций, проводимых в реакторе, и отнесенное к количеству поступающего сырья (реагента). Выход часто выражают в массовых процентах. В нефтеперерабатывающей промышленности принято измерять не массу, а объем продуктов, и поэтому, если плотность продуктов меньше плотности реагентов, выход также может превышать 100 %.

Измерение каталитической активности

• Статический;
• Проточный
• Импульсный

Удельная скорость химической реакции зависит от условий проведения химического процесса. Наиболее точным определением каталитической активности является удельная стационарная скорость каталитической реакции при заданных температуре, давлении и составе контактирующей с поверхностью катализатора реакционной смеси. Именно такое понятие с точки зрения формальной кинетики является наиболее научно-обоснованным.