Cтраница 3
При получении серной кислоты в свинцовых камерах кислород, двуокись серы, окись азота и некоторое количество водяных паров вводят в большую камеру, футерованную свинцом. При введении пара кристаллы нитрозилсерной кислоты реагируют с ним, образуя капельки серной кислоты и освобождая окислы азота. В данном случае окислы азота служат катализаторами процесса окисления двуокиси серы кислородом. [31]
Контактное окисление двуокиси серы является типичным примером гетерогенного, окислительного, экзотермического катализа. В СССР наиболее основательные работы по изучению процесса окисления двуокиси серы [46] моделированию контактных аппаратов [52, 54, 218] и исследованию катализаторов [46, 51] проведены Боре-сковым, Слинько и их сотрудниками. [32]
Правильно оценивая влияние добавок щелочных металлов на скорость реакции, Зигерт заблуждается, предполагая, что промежуточное соединение образует особую фазу. Выше уже подчеркивалось, что промежуточные стадии при гетерогенном катализе не могут рассматриваться как фазовые превращения. Реакции отщепления и связывания кислорода ванадиевыми катализаторами в процессе окисления двуокиси серы протекают на поверхности и не сопровождаются попеременными превращениями кристаллической решетки катализатора. С этой точки зрения опыты Зигерта, исследовавшего влияние различных добавок на скорость восстановления пятиокиси ванадия двуокисью серы и скорость - окисления двуокиси ванадия кислородом, не дают сведений о протекании отдельных стадий каталитического процесса, а следовательно, из этих опытов не могут быть сделаны выводы о сравнительной ценности исследованных добавок в качестве промоторов. [33]
Правильно оценивая влияние добавок щелочных металлов на скорость реакции, Зигерт заблуждается, предполагая, что промежуточное соединение образует особую фазу. Выше уже подчеркивалось, что промежуточные стадии при гетерогенном катализе не могут рассматриваться как фазовые превращения. Реакции отщепления и связывания кислорода ванадиевыми катализаторами в процессе окисления двуокиси серы протекают на поверхности и не сопровождаются попеременными превращениями кристаллической решетки катализатора. С этой точки зрения опыты Зигерта, исследовавшего влияние различных добавок на скорость восстановления пятиокиси ванадия двуокисью серы и скорость окисления двуокиси ванадия кислородом, не дают сведений о протекании отдельных стадий каталитического процесса, а следовательно, из этих опытов не могут быть сделаны выводы о сравнительной ценности исследованных добавок в качестве промоторов. [34]
Существует два основных метода охлаждения реагирующей смеси между стадиями адиабатического процесса. Не обязательно использовать холодное сырье; можно вводить в реактор холодное инертное вещество, разбавитель или смесь какого-либо иного состава. Например, в процессе окисления двуокиси серы используется подача холодного воздуха. В любом случае недостатком такого метода является то, что реагирующая смесь, в которой уже достигнута некоторая степень превращения, разбавляется непрореагировавшим веществом. Альтернативным методом является охлаждение в промежуточном теплообменнике, где состав реагирующей смеси совсем или почти не меняется. Для каталитических реакций скорость процесса в отсутствие катализатора пренебрежимо мала; поэтому, скажем, из реактора с неподвижным слоем газовый поток можно направлять во внешний теплообменник, а затем возвращать в следующий адиабатический слой без заметного изменения степени полноты реакции. В гомогенно-каталитическом процессе реакция может происходить и в теплообменнике, тогда теплообменник можно рассматривать как неадиабатический трубчатый реактор. [35]
Разность же температур пропорциональна степени превращения ( см. ниже), и, следовательно, в нижней части аппарата она несколько больше, чем в верхней. Таким образом, интенсивность теплоотвода от первых слоев катализатора меньше, чем интенсивность теплоотвода от последних слоев, в то время как для соблюдения оптимального температурного режима она должна быть большей. В результате этого в верхней половине слоя катализатора температура значительно превосходит оптимальную и реакция протекает вблизи равновесной кривой, а следовательно, с очень малой скоростью. В этой части слоя процесс окисления двуокиси серы лимитируется не активностью катализатора, а интенсивностью теплоотвода. Степень использования катализатора поэтому очень мала. [36]
Снижение температуры экзотермических процессов иногда целесообразно проводить путем добавления холодных компонентов, реакции. В этом случае процесс контактирования начинается при повышенных концентрациях недобавляемых компонентов. Возникает задача выбора начального состава смеси и определения оптимального температурного режима, позволяющего достигнуть заданную степень превращения при минимальном количестве катализатора. Принцип максимума Понт-рягина позволяет найти наиболее полно решение этой задачи. В настоящей работе на примере процесса окисления двуокиси серы дается методика определения оптимальных режимов. [37]