Кинетика Ленгмюра-Хиншельвуда для каталитического окисления толуола
Рассматрен механизм Лэнгмюра-Хиншельвуда для реакции окисления толуола на твёрдом катализаторе
В работе рассматривается механизм Лэнгмюра-Хиншельвуда для реакции окисления толуола на твёрдом катализаторе. Выведены кинетические уравнения для двух случаев: лимитирующая стадия — поверхностная реакция, лимитирующая стадия — адсорбция толуола (компонент B).
Схема реакции каталитического окисления толуола
Обозначения:
A: Кислород [O2]
B: Толуол [VOC]
C: Диоксид углерода [CO2]
D: Вода в газовой фазе [H2O]
A: Кислород [O2]
B: Толуол [VOC]
C: Диоксид углерода [CO2]
D: Вода в газовой фазе [H2O]
Адсорбционное равновесие
Поверхностная реакция как лимитирующая стадия
Контроль со стороны адсорбции толуола (компонента B)
Основные выводы и рекомендации
- Для каталитического окисления толуола возможны две лимитирующие стадии – скорость процесса может контролироваться либо поверхностной реакцией (уравнение 14), либо адсорбцией толуола (уравнение 19).
- Поверхностная реакция требует наличия свободного активного центра – наличие множителя Сv уравнении (5) указывает на ассоциативный механизм.
- Продукты реакции (CO₂ и H₂O) ингибируют процесс – члены KC*CC и KD*CD в знаменателе кинетических уравнений отражают конкурентную адсорбцию продуктов.
- Наблюдается самоингибирование толуолом – при высоких концентрациях VOC рост знаменателя приводит к падению скорости реакции.
- Смена лимитирующей стадии возможна при изменении температуры – температурная зависимость констант адсорбции и константы скорости может приводить к переходу от одного режима к другому.
- Для проектирования реактора не следует работать при избытке толуола – это приводит к блокировке поверхности и снижению производительности.
- Катализатор должен обладать высокой адсорбционной способностью по кислороду – большое значение KA способствует протеканию реакции. Реакция имеет высокий порядок по кислороду (9) – это следует из стехиометрии суммарной реакции окисления толуола.
Будем рады диалогу и сотрудничеству!
Оставьте контактные данные — мы свяжемся с вами в ближайшее время и предложим решение.