Гетерогенные каталитические процессы

Мерой активности катализатора служит соотношение констант скоростей каталитической и некаталитической реакций в случае, если k₀ – предэкспоненциальный множитель уравнения (4.6) не изменится:

А_кат = k_кат /k = е ^{–Екат/RТ}/е ^–Е/RТ = е ^ΔЕ/RТ (5.1)

где Е = Е – Е_кат – снижение энергии активации каталитической реакции по сравнению с некаталитической. Время пребывания в каталитической зоне выражается формулой:

τ = V'_кат/V_р = h /V₂ (5.2)

где τ – время контакта; V'_кат – полный объем катализатора, м³;

V_р – расход газа, м/ч; h – высота слоя катализатора; V₂ – линейная скорость газа, отнесенная к полному сечению реактора, м/ч.

Пример 1.

Энергия активации реакции 2А + В = 2С, протекающей при температуре 1073 К Е = 89700 кДж/моль, понизилась в результате применения катализатора до 59000 кДж/моль. При какой температуре реакция теперь может протекать с той же скоростью? Другие параметры остались неизменными.

Решение.

По уравнению Аррениуса (4.6) константа скорости реакции:

k =k₀ · е ^–Е/RТ

По условиям задачи:

или

(-89700/8.31 · 1073) · lg2.3 = (-59000/8.31 · Т₂) · lg2.3

отсюда:

Т₂ = 1073 · 59000/89700 = 705.75 К.