В общем виде каталитическая реакция на твердых пористых катализаторах состоит из ряда последовательных стадий.

Тема 3.3. Гетерогенный катализ

Гетерогенный катализ проходит на поверхности раздела твердой фазы катализатора и газовой или паровой фазы реагирующих веществ.

Одной из обязательных стадий гетерогенных каталитических реакций является перенос реагирующих веществ к активной поверхности пористого катализатора.

Если химическая реакция протекает достаточно быстро, то скорость процесса может лимитироваться (определятся) подводом реагентов из объема потока к поверхности гранул катализатора, а также диффузией реагентов через поры катализатора в зону реакции.

В общем виде каталитическая реакция на твердых пористых катализаторах состоит из ряда последовательных стадий.

1. Внешняя диффузия – диффузия молекул исходных реагентов к поверхности катализатора (т.е. подвод исходных реагентов)

2. Внутренняя диффузия молекул исходных реагентов в поры катализатора

3. Адсорбция компонентов реакционной смеси на поверхности катализатора, т.е. активация реагирующих веществ на поверхности катализатора.

4. Химическая реакция на поверхности катализатора

5. Десорбция продуктов реакции (и регенерация активного центра катализатора)

6. Диффузия продуктов в реакции в порах катализатора

7. Диффузия продуктов катализа от внешней поверхности катализатора в газовый или жидкостной поток.

Например

3Н₂ + 3N₂ = 3HN₂

Реакция идет на поверхности катализатора

 

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Реакция идет на границе раздела фаз

 

 

 

Каждая из стадий каталитического процесса должна иметь энергию активации (Е_а) значительно меньше, чем энергия активации гомогенной реакции - иначе каталитический процесс будет невыгодным.