Скорость всего процесса определяется наиболее медленной стадией.

Если такой стадией является диффузия, то процесс протекает в так называемой диффузионной области, скорость его мало зависит от температуры и процесс описывается уравнениями скорости диффузии.

Если реакция тормозится диффузией, то необходимо применять крупнопористые катализаторы, либо применять сильно измельченный, например пылевидный, катализатор, что позволит увеличить доступную (удельную) поверхность катализатора.

Удельная поверхность катализатора может быть увеличена и за счет новых разрабатываемых катализаторов на основе наночастиц с развитой поверхностью из неблагородных металлов и их оксидов, имеющих форму ежей.

Если наиболее медленной стадией является химическая реакция, то процесс находится в кинетической области. Скорость процесса будет зависеть от температуры, так как повышение температуры увеличивает скорость химической реакции в 2-3 раза при увеличении температуры на 10^оС.

Однако повышение температуры надо проводить до определенного предела, иначе реакция перейдет в диффузионную область, Каждая стадия гетерогенно-каталитического процесса представляет собой очень сложное явление.

4. Механизм активированной адсорбции молекул на поверхности катализатора.

При активированной адсорбции молекула удерживается на поверхности

валентно-химическими силами. Продолжительность пребывания молекулы на поверхности катализатора выражается уравнением

где Q — теплота адсорбции, кДж/моль; τ ₀ — минимальное время жизни

молекулы на поверхности (при Q = 0, Т= ) составляет 10¹³-10¹⁶с.

За время пребывания на поверхности молекула перемешается с одного адсорбционного центра на другой. Потому существует другое понятие — время жизни молекулы на адсорбционном центре:

где Q' - величина энергетического барьера для перехода с одного центра на другой.

Приняв, что найдем отношение

Если Q = 41.9 кДж/моль, Q' = 20, 9 кДж/моль. а Т= 300 К, то τ /τ ' = 1000.

Таким образом, за время жизни на поверхности катализатора молекула совершает огромное количество скачков.

5 Химизм и механизм каталитического крекинга

В отличие от термического крекинга углеводородов, протекающего по радикально-цепному механизму, каталитический крекинг протекает по ионному механизму через образование карбкатиона.

Образование карбкатиона может проходить как под действием апротонного, так и протонного кислотного центра.

Различают

устойчивость возрастает от первичного к третичному

Стадии механизма каталитического крекинга включают:

1. Зарождение цепи (образование карбкатиона)

2. Развитие цепи (изомеризация, расщепление карбкатионов, взаимодействие карбкатионов с углеводородами, крекинг с перераспределением водорода, циклизация, дегидрирование). 3. Обрыв цепи.

Устойчивость углеводородов к химическим превращениям возрастает при термическом и каталитическом крекинге в следующих рядах:

Термический крекинг: