Слайд 3. 24до. Далее слайд 3. 25 от.

Рис. 3.13. Схема взаимодействия газообразного реагента А с твердым реагентом В: I – газ; II – твердый реагент (или катализатор); δ – пограничный слой.

 

Подставив в уравнение (3.15) значение C_{A , S} из уравнения (3.17) получим:

 

.

(3.18)

 

Из анализа уравнения (3.18), можно установить влияние отдельных параметров на общую скорость процесса. Если k_s >> β _г, из уравнения (3.18) следует:

,

(3.19)

Слайд 3.25 до. Далее Слайд 3.26 от.

т.е. общая скорость процесса определяется скоростью диффузии.

Для повышения скорости процесса необходимо увеличивать коэффициент β _г. Обычно это осуществляют путем уменьшения толщины пограничного слоя газа. Для этого увеличивают скорость газового потока или усиливают его турбулизацию.

Когда k_s << β _г из уравнения (3.18) следует, что

.

(3.20)

Следовательно, общая скорость процесса определяется скоростью химической реакции. Для увеличения k_s и общей скорости процесса необходимо повышать температуру в соответствии с уравнением Аррениуса или применять катализаторы, снижающие энергию активации.

Увеличение общей скорости химических процессов в системе газ(жидкость) – твердое тело также возможно путем увеличения поверхности контакта фаз. Это достигается путем измельчения твердой фазы.

 

Слайд 3.26 до. Далее Слайд 3.27 от.

Гомогенные и гетерогенные каталитические процессы.

Гомогенные каталитические процессы широко распространены в природе. Примером промышленных гомогенных каталитических процессов может служить реакция этерификации, омыления сложных эфиров и т.д.

Механизм каталитического действия при гомогенном катализе заключается в образовании между реагирующими соединениями и катализатором промежуточных соединений, которые в некоторых случаях удается даже выделить. Ускорение реакции в большинстве случаев происходит за счет снижения энергии активации. При гомогенном катализе в растворах каталитическое действие могут оказывать ионы водорода, гидроксила, солей, а также веществ, способствующих образованию свободных радикалов.

Катализ под действием ионов водорода или гидроксила называют кислотно-основным. Этот вид катализа наиболее распространён. Сущность его заключается в переходе протона от катализатора к реагирующему веществу ( катализ кислотами) или от реагирующего вещества к катализатору (катализ основаниями). В дальнейшем протон перемещается в обратном направлении и катализатор регенерируется.

Общая скорость гомогенных процессов, например, для реакции:

.

которая протекает через ряд стадий:

,

,

,

может быть описана уравнением:

.

(3.21)