Описание микрокаталитической установки и расчетные формулы

2.2.1 Описание установки и расчетные формулы.

Определение каталитических свойств производили на микрокаталитической установке в проточном режиме. Микрокаталитический метод в сочетании с Хроматографическим анализом продуктов реакции позволяет разделить и количественно определить состав и содержание продуктов катализа. Однако для контроля каталитических свойств в реакциях, где выход целевого продукта при атмосферном давлении очень низок, необходим более высокой чувствительности, достаточной для количественного определения органических соединений (спиртов, эфиров и т.д.). Поэтому в газовой схеме использовали пламенно-ионизационный детектор, с возможностью разделения всех газовых компонентов без наложения времён их удерживания на соответствующих адсорбентах.

После прохождения реактора – 2, в котором поддерживается необходимая температура, не прореагировавшие исходные вещества и продукты реакций направляются в хроматографическую колонку – 6 для разделения смеси продуктов. При температуре адсорбента газы СО, СО₂ и Н₂ практически не удерживаются и поэтому, выходя из колонки разделения направляются в рабочую ячейку ДИП-7. после регистрации на приборе КСП сигналов от проходящих СО, СН₄ и  компонентов продуктов реакции, имеющих большое время удерживания в разделительной колонке, удаляются в атмосферу.

Для предотвращения конденсации компонентов газовой смеси в регулирующей аппаратуре и коммуникациях и сокращения размеров аппаратуры все регистрирующие узлы вместе с колонкой для разделения смеси компонентов помещены в термостат крана-дозатора – 1. Избыточное давление в системе определяется гидравлическим сопротивлением двух разделительных колонок и находится в пределах 0,15 МПа.

Расчет степени разложения метанола проводился по следующей формуле:

, где:

 - разница высот пиков метанола по температуре, мм;

  - высота эталонного пика метанола;

 - приведённая высота пика метанола, мм;

 - поправочный коэффициент;

 - высота пика метанола «холодного» реактора.

Расчет удельной производительности катализатора по ДМЭ, МФ, водороду, воде, моно- и диоксиду углерода, метану при  i – температуре.

, где:

h_в-ва – высота пика соответствующего вещества при данной температуре, мм;

k_в-ва – калибровочный коэффициент по соответствующему веществу, мкмоль/мм;

, суммарный расход газовой смеси (газ-носитель + испарившийся метанол) на входе в реактор, см³/мин;

V_г/н – расход газа-носителя (30 см³/мин);

 - мольная доля паров метанола в исходной газовой смеси на входе в реактор;

 - высота пика метанола холодного реактора, мм;

 и  - фактор нормальных условий для газа, находящегося в петле крана-дозатора и газа идущего в реактор;

m_kt – масса загруженного катализатора в реакторе;

V_д – объём петли в кране-дозаторе (0,5 см³).

Калибровочные коэффициенты определялись в серии экспериментов, путём подачи на анализ газовых смесей известного состава. Полученные в результате экспериментов высоты пиков измерялись и делились на количество соответствующего вещества, подаваемого на анализ. Полученные коэффициенты сведены в следующую таблицу.

Таблица 2.2.

Значение времён удерживания и калибровочных коэффициентов для различных веществ.

Катарометр
Вещество	время удерживания		Калибровочный коэфф., (D10) мкмоль/мм
	PQ	PQ+уголь
Н2	-	0:01:14	0,0038
СО	-	0:02:16	0,0376
СО2	-	0:03:28	0,1248
Вода	0:04:25	-	0,0291
Метанол	0:05:32	-	0,0809
Метан	-	0:02:12	0,0041
Метан	0:01:12	-	0,0031
ДИП
	время удерживания		Калибровочный коэфф., (D100) мкмоль/мм
	PQ	PQ+уголь
Метанол	0:05:38	-	0,004535
Метан	-	0:02:14	0,001889
Метан	0:01:16	-	0,001359
диметиловый эфир	0:03:20	-	0,001379
метилформиат	0:06:22	-	0,003667