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エチレンの触媒反応: 水素化

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触媒は、反応の速度を増加する反応系に追加される素材です。触媒反応で消費されていない、ため多くの産業規模プロセスで利用されます。触媒は、反応を進めるために必要な最小のエネルギーである低い活性化エネルギーと代替の発現機構の解明を提供し、反応速度を高めます。触媒反応は、同質、触媒と反応は、同じ相の意味または異種触媒と反応が異なる段階の意味をすることができます。通常、不均一系触媒、固体支持材上に分散したナノ エンティティ。触媒反応はナノ粒子表面の活性部位に反応物の吸着で始まり、反応に続いて、製品の脱着。不均一系触媒を使用して原子炉は炭化水素燃料の生産など、いくつかの産業規模プロセス中心であります。このビデオは、不均一系触媒と触媒反応の原則を示しています、パイロット スケール触媒を用いたエチレン水素化反応プロセスを示し、いくつかのアプリケーションについて説明します。

気相反応の最も一般的な触媒は、遷移金属ナノ結晶です。彼らは頻繁にラングミュア ヒンシュルウッド機構によって動作します。この仮説的なメカニズムは遷移金属原子の空の軌道に、結合の電子を delocalizing と多くの場合プロセスの解離の触媒の表面に吸着反応に始まります。いくつかの中間手順が続くかもしれないが、メカニズムの最後、触媒の表面から脱着する製品を形成する生体分子の素反応に。全体の反応率は、他の小学校の手順の平衡定数を使って表すことができます小遅いのステップの速度によって異なります。重要なの速度によって異なります触媒の活性サイトの可用性と触媒を作製し、表面積を最大化するサポートします。今では触媒のしくみ原子レベルでみましょうか、試験炉セットアップでの使用方法を参照してください。

この反応どの反応が継続的に追加され、製品を継続的に撤退で管状プラグ流反応器を使用します。原子炉は触媒充填層鋼チューブ、電気加熱温度制御された砂湯に含まれています。反応は、原子炉に入る前に t シャツを混合定圧にパイプされます。原子炉廃液を通気または、ガスクロマト グラフ分析のために入力可能性があります。流量は、バブル メートルと rotameters を使用して監視されます。安全性、希釈反応、高圧リリーフ バルブ、高温度シャット ダウン、可燃性ガスの漏れ検知器とガス抜きシステム、バイパスがインストールされます。このシステムは、適切に、高いコンバージョンから流れを栓流リアクターとしてモデル化され、空間変数反応率が期待されます。原子炉廃液データにこのモデルを適用すると、触媒反応の速度式法電源が得られます。この式、触媒についての情報の富とラングミュア ヒンシュルウッド メカニズムの実験的証拠を提供します。これらは、原則だよ今研究室では、触媒反応を示します。

このデモでエチレン、エタンを形成する触媒反応で水素化します。原子炉は、炭化物フィラー混合ようにニッケル触媒不活性シリコンとシリカ サポートが満載です。閉じるサンプル注入口のバルブとガス クロマト グラフを開始します。適切なメソッドを読み込みます。インストゥルメンタル パラメーターの必要なセット ポイントに釣り合うを許可します。砂湯に空気の流れを切り替えるし、浮子式流量計は、5 と 7 の手順のコースの間一貫して読み取りを確認します。バブル メーターを通過し、ガスの流れを開始反応線を切り替えます。バブル メーターを使用すると、初期反応液流量を設定できます。後続フロー速度調整は、バブル メーターを測定する必要はありません。次に、反応炉バイパスを通してそしてガスクロマト入口ポートに流れることによって反応物組成を確認します。

反応ガスは、触媒反応に今入力可能性があります。砂湯ヒーターをオンにし、温度設定ポイントを入力します。自動温度コントロールと共に使用できるヒーターがセット ポイントに到達彼らする必要がありますオフにする手動で彼らは制御システムによって支配されていないようです。温度を安定化させる設定ポイントで、原子炉に反応を送り続けます。製品の流量と温度を定期的に監視します。製品フローする場合停止時、または温度暴走が発生します、すぐに反応バルブを閉じますすべてのヒーター遮断、砂湯に空気の流れを維持します。定期的にガスクロマト グラフ用ガス製品のサンプルを取る。メソッドは、任意の未反応ガスを含むサンプル コンポーネントの連続クロマト グラムを生成します。砂浴温度コント ローラーで緊急停止ボタンを押すことによって原子炉をシャット ダウンします。ゼロ % およびすべてのバルブを閉じるするエチレン フロー コント ローラーを設定します。水素のための同じを実行する前に 2 分間待ちます。部屋の温度に達するまでは、砂湯に空気の流れを維持します。

反応は、エチレンの制限と水素を限定する条件の下で行われています。エタンの生産は、ガス ・ クロマトグラフィーによる異なる反応物濃度で測定されます。この生データは、小数の変換と反応空間時間に変換されます。データはトライアルのベキ率式と合わせて選択に後退しました。この場合、最高速度式には、最初の電源に発生したエチレン濃度と 4 分の 1 の電力を水素濃度が含まれています。この式では、エチレン吸着弱中、水素吸着触媒に強くことを示します。一貫性のある吸着速度差によるラングミュア ヒンシュルウッド メカニズムです。

パイロット スケール触媒リアクターは、通常工業化学合成に及ぼす触媒と反応条件を検討します。フィッシャー ・ トロプシュ合成アルカンと一酸化炭素と水素からアルカン燃料を生成します。工業的に鉄やコバルト、ルテニウム触媒を用いた固定床炉で披露されます。反応は非常に選択されていない、さまざまな触媒の選択に基づいて変化する反応経路によって複数の製品を生成します。基礎的研究は、その機構と製品組成に継続します。ハーバー ・ ボッシュ法は、人工肥料の最も重要なアンモニアを生成するのに水素と窒素を使用します。鉄、以下頻繁にコバルト モリブデン合金触媒エネルギー集中プロセスです。研究は進む長寿命、高選択性触媒、非アクティブ化せず窒素沿岸率を高めるために必要な圧力を減らします。このプロセスは、歴史的理論と異質触媒作用のモデル化に拍車をかけている、今計算の触媒設計の主題であります。

ゼウスの異種触媒リアクター入門を見てきただけ。固体触媒、パイロット スケール原子炉およびいくつかのアプリケーションを操作するための手順の基本的なメカニズムに精通している必要がありますできます。いつものように、見ていただきありがとうございます。

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