ТЕХНОЛОГИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ

РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА КАТАЛИЗАТОРОВ В УСЛОВИЯХ РЕАКЦИИ^

Для проведения опытов в условиях катализа могут быть использованы рентгенографические камеры (а. с. СССР 1081492) [228, 229]. Их основой является кварцевая ампула с утончен­ными (примерно до 50 мкм) рентгенопрозрачными стенками, которую помещают в печь специальной конструкции, установлен­ную на гониометре. Систематическое использование таких камер сопряжено с рядом трудностей. Устранить некоторые из них удалось созданием прибора (рис. 5.15) для рентгенографического изучения катализаторов в условиях реакции [83]. Это, в сочета­нии с методикой подготовки образцов, обеспечивает надежность и достоверность полученных результатов [83].

Для высокотемпературной рентгенографии наилучшим образ­цом является таблетка необходимого размера и прочности. Поро­шок катализатора прессуют в таблетку с усилием 20 т, которую затем прокаливают для увеличения прочности. Сформованную таблетку закрепляют на держателе образца 12, после чего послед­ний вводят и фиксируют в ампуле 5. Ампулу продувают смесью реагентов, состав и объемные скорости которой в основном соот­ветствуют стандартным, принятым при определении активности изучаемых катализаторов. Одновременно с нагревом образца дифрактометр с помощью «колеблющегося» счетчика проводит съемку в необходимой области углов. После получения рентгено­граммы и ее оперативной иден­тификации режимы (темпера­тура, состав реагентов) реакции изменяют, и процесс получения новой рентгенограммы повто­ряют. Охлаждение образца в ря­де случаев проводят в контро­лируемых условиях.

На такой установке изу­чали ванадиевые катализаторы нанесенного типа [230]. Помещен­ный в установку образец нагре-

Рис. 5.15. Прибор для рентгенографического исследования катализаторов в условияхіреак - ции:

1 — основание; 2 — корпус; 3 — аднацион - ный экран; 4 — нагреватель; 5 — кварцевая ампула; 6 — юстировочное приспособление; 7 — сальниковое устройство; 8 — прокладка; 9 — нажимная втулка; 10 — накидная гайка; 11 — штуцер; 12 — держатель образца

Вали в токе воздуха до 420 °С, после чего подавали реакционную смесь (7 % S02 + воздух) и снимали рентгенограмму. Метод для этих катализаторов оказался очень информативным. Можно было четко проследить формирование фазового состава в условиях реакции, а также увидеть (в полном смысле этого слова) переход твердой кристаллической фазы активного компонента в отсут­ствие реакционной среды в расплав, в жидкость при усло­виях реакции.

, Прачечный переулок, 6.

* Влияние реакционной среды на катализаторы и процессы нх дезактивации рассмотрены ниже.

Z-»o лг. ср

__ З (1 — фсв) _ о'

, уд. мл*

Гт. ср

Таким образом, полученное выражение для поверхности муль - тидисперсной модели является общим для моделей с любой сте­пенью дисперсности, сводясь в частном случае (при г -*■ 0) к из­вестным [73] выражениям монодисперсной модели.

Наконец, рассмотрим множитель, характеризующий степень использования поверхности rj.

Гидравлический радиус ггидр в соответствии с выражением (2.14) составляет:

''гидр = Фсв'г/[3 (1 — фсв)]-

Как известно, условной границей между областями диффузии Кнудсена и молекулярной диффузии принято считать поры (гло­булы) такого размера, когда гидравлический радиус равен длине свободного пробега X молекулы реагента. Тогда граничный (пе­реходный) размер глобул с учетом выражения (2.14):

Переходи = 3(1 — фсв)^/фсв - (2.37)

Известно, что т] определяется безразмерным параметром Ч1" (модуль Тиле). Во всей области внутренней диффузии т] = І/Ч*":

* См. далее раздел «Отравление катализаторов».

[1] П/р И. П. Мухленова

/ А активированной адсорбции в глуби-

/ / не зерна, капиллярной конденса-

—---------------- ! »' Рис. 2.2. Зависимость выхода продукта от тем-

T»жі імжг * пературы зажигания катализатора

[3] П/р И. П. Мухленова

[4] +а-і______________ а + '

А"удг V Уі-Уіи)

+ 'і-І ^ Г і +

І

[5] Гидрогель — это застудневший гель по всему объему, без разделения фаз и появления осадка, коагели — студенистые осадки, ксерогель — высушенный гидрогель.