Практикум : учеб метод пособие для студентов специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий»

21 
 Особенности определения активности катализатора
Наиболее существенной характеристикой любого катализа-
тора является его активность в определенном каталитическом 
процессе. Выбор методики исследования активности связан с осо-
бенностями реакций, условиями эксперимента и т. д. 
Мерой каталитической активности может служить скорость 
протекания реакции в исследуемом направлении в присутствии 
катализатора. При оценке активности контактных масс в произ-
водственных условиях обычно вычисляют скорость реакции по 
отношению к единице объема V контакта: 
п
dm
k C
Vd
= Δ
τ
(14) 
или 
и
dm
k C
Vd
−
= Δ
τ
, (15) 
где m
п
, m
и
– массы продукта и исходного вещества соответственно. 
Скорость реакции выражают также: 1) нарастанием концен-
трации продукта С
п
во времени или степенью превращения x ос-
новного исходного вещества; 2) через концентрацию основного 
исходного реагента С
р
или через его начальную концентрацию С
н
и общую степень превращения: 
п
dC
d
τ
или 
τ
dx
d
; (16) 
р
dC
d
−
τ
или 
н
С dx
d
−
τ
. (17) 
Определяющим во всех этих случаях будет произведение 
k C
Δ
(в литературе иногда вместо ∆С пишут f(С
и
)). 
Для определения удельной каталитической активности или 
активности единицы поверхности необходимо замерить всю внут-
реннюю площадь поверхности и полностью ее использовать в ре-
акции, т. е. вести процесс в кинетической области. В этом случае 
скорость реакции выражается формулами: 
п
уд
dm
k C
S d
= Δ
τ
; (18) 

---

22 
р
уд
dC
S d
−
τ
= 
уд
р
S
C dx
k C
d
= Δ
τ
. (19) 
При определении активности производственных крупнозер-
нистых катализаторов их дробят для снятия диффузионных тор-
можений. Для расчета промышленных аппаратов целесообразно 
определять активность катализаторов на натуральных зернах. 
В этом случае в уравнениях k – коэффициент скорости процесса, 
учитывающий диффузионные торможения. Он может быть много 
меньше, чем константа скорости реакции. 
Существует много различных методов определения кинетиче-
ских характеристик, которые могут быть разделены на две основ-
ные группы: статические, осуществляемые в закрытых системах, 
и проточные – в открытых системах. 
Статический метод. Реакцию проводят в замкнутом объеме 
до установления термодинамического равновесия либо до пол-
ного превращения одного из исходных реагентов. Концентрация 
реагентов изменяется от исходной до равновесной, соответственно 
изменяется и скорость реакции по закону действующих масс 
(основному закону кинетики). Для исследуемого объема при от-
сутствии диффузионных торможений наблюдается постоянство 
температуры и концентрации по отношению к пространственным 
координатам реакционной системы. 
Часто статический метод используют для измерения скоро-
стей реакций, приводящих к изменению реакционного объема, что 
позволяет следить за ходом реакции по изменению давления. 
Статические методы можно применять лишь для изучения ка-
тализаторов стационарных в отношении реакционных смесей.