Xvi-bob. Amaliy mashg’ulotlar

16.4. Katalitik reaksiyani aktivlanish energiyasini hisoblash
Katalizatorlarning reakstiyalar tezligini oshirishiga asosiy sabab, katalizator ishtirokida reaksiya aktivlanish energiyasining kamayishidir (yoki uning maydalanishidir). Arrenius tenglamasida, aktivlanish energiya (E)
(16.6.)
darajada, shunga ko’ra uning ozgina kamayishi tezlikning (K) juda ko’p marta oshishiga olib keladi.
Aktiv kompleks nazariyasiga muvofiq
(16.7.)
va entropiyaning aktiv kompleks hosil bo’lishdagi o’zgarishini oshirishi hisobiga ham reakstiya tezlashadi.
Agar katalizator ishtirokisiz hosil bo’lgan aktiv kompleks katalizator mavjudligida hosil bo’lgan aktiv kompleksga o’tganda issiqlik ajralsa, ya’ni
(16.8.)
ekzotermik bo’lsa, katalizator mavjudligida aktivlanish energiya ga kamayadi. Agar bunda, masalan T=300°Sda =10 000 kal/mol bo’lsa tezlik

marta oshadi.
16.9. Masala: Vodorod sulfidning oksidli katalizi 200˚S da kinetik sohada aniqlangan oksidlanish tezligi konstantasi 44.1 с ^– 1 ga teng. Aktivlanish energiyasi esa 83 kJ/molni tashkil etadi. Oksidlanish reaksiyasi ichki diffuziya sohasida kechadi. Katalizator sirtdan foydalanish darajasi 0,1 ga teng. Ishlab chiqarishda reaksiya 300˚Sda kechadi. Reaksiya unumi 95% dan past bo’lmasligi kerak. Gaz sarfi 10³ m³/soatni tashkil etsa reaktorga yuklanadigan zaruriy katalizator hajmini aniqlang.
Yechish: Sanoat miqiyosida aktivlanish energiyasi kinetik sohada o’lchangan aktivlanish energiyasining yarmini tashkil etadi.
,
300˚S dagi tezlik konstantasi qiymati quyidagi tezlik konstantasining haroratga bog’liqligidan topiladi:
, .
Sirtdan to’liq foydalanilmaganligini inobatga olib real tezlik konstantasini quyidagicha aniqlaymiz:
k = 0,1 · k₃₀₀ = 4,42 c^–1.
Loyihalanayotgan reaktor ideal siqib chiqarish reaktori deb qaralib, aylanish darajasi quyidagi kinetik tenglamadan foydalaniladi:
, ,
Bu yerda τ – gazning katalizator bilan kontakt vaqti. Demak,
,
Reaktorga yuklanadigan katalizator hajmi quyidagicha aniqlanadi.
.
16.4. Masala: Birinchi bosqichdagi A → B qaytmas reaksiyaning tezligi, P_A = 0,25 atm. Bosim 0,2 sm³ n.u./g-kat.·ga teng. Gaz oqimining 50 l/soat tezligida o’zgarish darajasini 50% ga yetkazish maqsadida ideal siqib chiqarish reaktoriga yuklanadigan katalizatorning massasini aniqlang.
Yechish: Masalani yechish uchun reaksiya tezligi konstantasini topamiz
, bundan .
Bunda W va A ni yagona Sistema birligiga keltiramiz T = 273 K (n.u.):
, bundan .
Ideal siqib chiqarish reaktori uchun:
, ,
Bu yerda katalizarorning aralashma bilan kontakt vaqti hajmiy tezlikdan foydalanib kerakli massani aniqlaymiz.