Способ определений каталитической активности и устройство для его осуществления

Способ определений каталитической активности и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к области химической кинетики и катализа, а именно к способам и устройствам для определений каталитической активности гетерогенных катализаторов в одномаршрутных процессах при нормальном давлении как стационарной удельной скорости реакции при заданных температуре и составе контактирующей с катализатором (контактной) реакционной смеси в тех случаях, когда формальная кинетика каталитических процессов неизвестна. Изобретение решает задачу разработки способа одновременного обеспечения температурной и концентрационной безградиентности слоя катализатора и постоянства состава исходной реакционной смеси при изменении ее расхода на реакторы. Технический эффект предлагаемого решения заключается в том, что в результате одновременного обеспечения температурной и концентрационной безградиентности слоя катализатора и постоянства состава исходной реакционной смеси при изменении ее расхода на реактор возможно выполнение типовых кинетических экспериментов. В результате последних получают такой набор скоростей каталитической реакции при различных составах конечной реакционной смеси, который позволяет определять графическим либо аналитическим методами скорость реакции при заданном составе контактной реакционной смеси и заданной температуре - каталитическую активность. При этом возможно выполнение экспериментов одновременно на любом числе реакторов при условии сброса части исходной реакционной смеси в атмосферу либо на двух реакторах при использовании всей приготовленной исходной реакционной смеси. 2 с. и 15 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области химической кинетики и катализа, а именно к способам и лабораторным устройствам для экспериментальных определений каталитической активности гетерогенных катализаторов в одномаршрутных процессах при нормальном (атмосферном) давлении как стационарной удельной скорости реакции при заданных температуре и составе контактирующей с катализатором (контактной) реакционной смеси в тех случаях, когда формальная кинетика каталитических процессов неизвестна, а также однопараметрических зависимостей каталитической активности от способа приготовления, химического состава, текстуры, размера пористых зерен и других параметров катализаторов, температуры реакции и состава контактной реакционной смеси.

Известен способ проведения каталитических процессов в лабораторном проточно-циркуляционном микрореакторе (патент RU N 2078611, МКИ 6 B 01 J 8/00), при котором помещают определенное количество катализатора в термостатированный реактор, соединенный в циркуляционный контур с перемешивающим устройством, с помощью последнего обеспечивают поток реакционной смеси через слой катализатора в реакторе с постоянным расходом, равным производительности перемешивающего устройства. Данный способ может обеспечить температурную и концентрационную безградиентность слоя катализатора.

Недостатком известного способа является то, что в нем не готовится и не распределяется исходная реакционная смесь, необходимая для проведения точных определений каталитической активности, и нет организации анализа исходной и конечной реакционных смесей.

Известен способ определения каталитической активности с использованием проточно-циркуляционного реактора (патент RU N 2085938, МКИ 6 G 01 N 30/00), при котором помещают определенное количество катализатора в термостатированный проточно-циркуляционный реактор, обеспечивают циркуляцию реакционной смеси через слой катализатора, готовят поток исходной реакционной смеси, разделяют поток этой смеси на два потока, один из которых направляют на реактор, а второй сбрасывают в атмосферу, анализируют составы исходной и конечной реакционных смесей. Достоинствами известного способа является возможность обеспечить постоянство состава исходной реакционной смеси при изменении ее расхода на реактор. Данный известный способ выбран в качестве прототипа.

Известный способ имеет следующие недостатки: - не обеспечивают температурную и концентрационную безградиентность слоя катализатора, - только часть приготовленной исходной реакционной смеси используется для проведения каталитического процесса, - испытания катализаторов проводят только на одном реакторе, - не решают задачи получения указанных выше однопараметрических зависимостей.

Изобретение решает задачу разработки способа одновременного обеспечения температурной и концентрационной безградиентности слоя катализатора и постоянства состава исходной реакционной смеси при изменении ее расхода на реакторы, проведения каталитических процессов либо в любом количестве реакторов при условии сброса в атмосферу части приготовленной исходной реакционной смеси, либо в двух реакторах с использованием всей приготовленной исходной реакционной смеси для проведения процессов, определений каталитической активности как удельной скорости каталитической реакции при заданных температуре и составе контактной реакционной смеси и получения однопараметрических зависимостей каталитической активности от способа приготовления, химического состава, текстуры, размера пористых зерен и других параметров катализаторов, температуры реакции и состава контактной реакционной смеси.

Поставленная задача решается тем, что в способе определений каталитической активности, при котором помещают определенное количество катализатора в термостатированный проточно-циркуляционный реактор, обеспечивают циркуляцию реакционной смеси через слой катализатора, готовят поток исходной реакционной смеси, разделяют поток этой смеси на два потока, анализируют составы исходной и конечной реакционных смесей, дополнительно проводят хотя бы в одном реакторе типовые кинетические эксперименты, в последних обеспечивают температурную и концентрационную безградиентность слоя катализатора, направляют хотя бы один из потоков исходной реакционной смеси на реактор, задают поочередно различные уставки расхода исходной реакционной смеси на реактор при сохранении неизменным состава этой смеси, определяют стационарные скорости реакции при различных составах конечной реакционной смеси и скорость реакции при заданном составе контактной реакционной смеси - каталитическую активность, исходную реакционную смесь готовят либо в количестве, превышающем максимальный расход смеси хотя бы на один реактор, при этом часть приготовленной исходной реакционной смеси подают хотя бы на один реактор, а остаток сбрасывают, либо в количестве, соответствующем максимальному расходу смеси на один реактор, путем широтно- импульсной модуляции потока исходной реакционной смеси разделяют поток этой смеси на два импульсных потока, типовые кинетические эксперименты выполняют либо на одном реакторе, при этом один импульсный поток подают на реактор, а второй импульсный поток сбрасывают в атмосферу, либо одновременно на двух реакторах, при этом один импульсный поток подают на один реактор, второй импульсный поток - на второй реактор, (каталитическую активность определяют как скорость реакции либо при некоторой заданной концентрации ключевого компонента в конечной реакционной смеси, либо при некоторой заданной разности концентраций ключевого компонента в исходной и конечной реакционных смесях, типовые кинетические эксперименты проводят поочередно или для различных катализаторов, различающихся способом приготовления, химическим составом, текстурой, размером пористых зерен и другими параметрами, получают наборы однопараметрических зависимостей каталитической активности от этих параметров, или для одного и того же катализатора поочередно либо при различных уставках температуры реактора, получают наборы однопараметрических зависимостей каталитической активности от температуры, либо при различных составах исходной реакционной смеси, получают наборы однопараметрических зависимостей каталитической активности от концентрации исходных веществ и продуктов реакции, каталитическую активность определяют либо графическим, либо аналитическим методами.

Технический эффект предлагаемого решения заключается в том, что в результате одновременного обеспечения температурной и концентрационной безградиентности слоя катализатора и постоянства состава исходной реакционной смеси при изменении ее расхода на реактор возможно выполнение типовых кинетических экспериментов. В результате последних получают такой набор скоростей каталитической реакции при различных составах конечной реакционной смеси, который позволяет определять графическим либо аналитическим методами скорость реакции при заданном составе контактной реакционной смеси и заданной температуре - каталитическую активность. При этом возможно выполнение экспериментов одновременно на любом числе реакторов при условии сброса части исходной реакционной смеси в атмосферу, либо на двух реакторах при использовании всей приготовленной исходной реакционной смеси.

Предложенный способ в одном из реакторов осуществляют следующим образом (фиг.1).

В реактор 1 (фиг. 1a), соединенный с перемешивающим устройством 2 в циркуляционный контур 3, загружают определенное количество твердого зерненого катализатора 4, обеспечивают циркуляцию реакционной смеси внутри циркуляционного контура с производительностью V_ц, термостатируют реактор при необходимой для проведения каталитического процесса температуре T^*. Проводят типовые кинетические эксперименты, для чего из исходных газов и жидкостей приготавливают исходную реакционную смесь с заданным стационарным составом (C_A⁰, C_B⁰, C_C⁰, C_D⁰) и подают эту смесь в циркуляционный контур с известным стационарным расходом v⁰ . При контакте реакционной смеси с катализатором часть исходных веществ превращается в продукты реакции согласно схеме aA+bB--->cC+dD, (1) где A и B - исходные вещества, C и D - продукты реакции; a, b, c и d - стехиометрические коэффициенты; A - ключевой компонент реакции, по изменению концентрации которого рассчитывают скорость реакции.

Каталитический процесс проводят таким образом, чтобы при контакте реакционной смеси с катализатором обеспечить температурную и концентрационную безградиентность слоя катализатора. Поочередно задают несколько уставок расхода исходной реакционной смеси v⁰, выбирая значения v⁰, существенно меньшие расхода проходящего через слой катализатора циркулирующего потока V_ц. При каждой уставке измеряют состав и расход выходящей из циркуляционного контура конечной реакционной смеси, при этом уставка сохраняется неизменной до тех пор, пока значения концентрации ключевого компонента не станут стационарными. По результатам измерений с учетом количества катализатора в реакторе рассчитывают значения удельной скорости реакции W по формуле где C_A⁰ и C_A - стационарные концентрации ключевого компонента в исходной и конечной реакционных смесях, соответственно, об.%; v⁰ и v - объемные скорости исходной и конечной реакционных смесей, соответственно, см³/C; m - количество катализатора в реакторе, г.

При вариациях v⁰ значения v⁰ и C_A изменяются симбатно, то есть, чем больше значение v⁰, тем больше величина C_A и наоборот, чем меньше v⁰, тем меньше C_A. В результате проведения типовых кинетических экспериментов получают набор стационарных скоростей реакции W при различных значениях C_A и далее графическим либо аналитическим путем определяют значения скорости реакции W^* при некотором заданном значении C_A^*. При обработке информации методом графической интерполяции результаты типовых кинетических экспериментов наносят на график lgW -lgC_A (фиг.1б), из которого определяют значение lgW^* при lgC_A^* и далее величину каталитической активности W^* при заданных значениях T^* и C_A^*, C_В^*, C_C^*, C_D^*. В случае одномаршрутных процессов, протекающих по схеме 1, достижение заданной концентрации ключевого компонента в контактной реакционной смеси C_A^* "автоматически" приводит к получению заданных концентраций всех других компонентов этой смеси (C_B^*, C_C^*, C_D^*), а достижение заданной разности концентраций ключевого компонента в исходной и контактной реакционной смеси (C_A⁰ - C_A^*) "автоматически" приводит к получению заданных концентраций продуктов реакции (C_C^* и C_D^*). Если значения v⁰ существенно меньше значений V_ц, состав конечной реакционной смеси практически совпадает с составом контактирующей с катализатором (контактной) реакционной смеси. Поэтому, определенное вышеописанным способом значение W^* является, согласно определению, каталитической активностью - скоростью реакции при заданных составе контактной реакционной смеси и температуре.

Известно устройство для определений каталитической активности, содержащее систему непрерывного приготовления и распределения исходной реакционной смеси, проточно-циркуляционный реактор и анализатор (патент RU N 2085938, МКИ 6 G 01 N 30/00).

Данное устройство позволяет изменять расход исходной реакционной смеси на реактор при сохранении неизменным состава этой смеси и обеспечивает возможность проведения типовых кинетических экспериментов. Известное устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатком известного устройства является то, что каталитический процесс проводится только на одном реакторе и только часть приготовленной исходной реакционной смеси подается на реактор, а остаток смеси сбрасывается в атмосферу.

Изобретение решает задачу организации экспериментальных определений каталитической активности таким образом, чтобы можно было проводить эксперименты либо одновременно на любом числе реакторов при условии, что исходная реакционная смесь готовится в избытке и часть ее сбрасывается в атмосферу, либо на двух реакторах при условии, что вся приготовленная исходная реакционная смесь используется для проведения каталитических процессов.

Поставленная задача решается тем, что устройство для определений каталитической активности, содержащее систему приготовления исходной реакционной смеси и анализатор, дополнительно снабжено реакторным модулем и коммутатором потоков, входы которого соединены с системой приготовления исходной реакционной смеси и выходами реакторного модуля, а выход соединен со входом анализатора, реакторный модуль содержит либо узел сброса избытка исходной реакционной смеси и хотя бы один проточно-циркуляционный реактор в комплекте с дозатором исходной реакционной смеси, при этом вход дозатора смеси подключен к выходу системы приготовления смеси, выход дозатора соединен со входом реактора, а выход реактора соединен со входом коммутатора потоков, либо хотя бы один проточно-циркуляционный реактор и широтно-импульсный модулятор потока исходной реакционной смеси, имеющий один вход и два выхода, при этом вход модулятора подключен к выходу системы приготовления исходной реакционной смеси, либо один проточно-циркуляционный реактор, вход которого подключен к первому выходу модулятора, выход - ко входу коммутатора потоков, а второй выход модулятора соединяется с атмосферой, либо два проточно-циркуляционных реактора, вход первого реактора подсоединен к первому выходу модулятора, вход второго реактора подсоединен ко второму выходу модулятора, а выходы реакторов подсоединены ко входам коммутатора потоков.

Технический эффект предлагаемого решения заключается в возможности проводить эксперименты либо одновременно на любом числе реакторов при условии, что исходная реакционная смесь готовится в избытке и часть ее сбрасывается в атмосферу, либо в возможности полного использования приготовленной исходной реакционной смеси за счет одновременного проведения каталитических процессов в двух проточно-циркуляционных реакторах при условии подачи на них исходных реакционных смесей в виде импульсных потоков. Последняя возможность обусловлена тем, что в случае использования проточно-циркуляционных реакторов через слой катализатора проходит поток, создаваемый перемешивающим устройством (циркуляционным насосом) и не имеет значения, подается в циркуляционный контур поток исходной реакционной смеси в виде непрерывного, либо импульсного потока, так как в любом случае через слой катализатора проходит пульсирующий поток, создаваемый циркуляционным насосом.

Изобретение поясняется чертежом (фиг.2), на котором показана схема устройства.

Схема включает систему приготовления исходной реакционной смеси 1, реакторный модуль 2, коммутатор потоков 3 и анализатор 4.

Вариант 1 устройства (фиг. 2а) предусматривает возможность проведения экспериментов одновременно на любом числе реакторов. В этом случае реакторный модуль 2 включает проточно-циркуляционные реакторы 5, узел сброса избытка смеси 6 и дозаторы смеси 7.

Вариант 2 устройства (фиг.2б) позволяет полностью использовать приготовленную исходную реакционную смесь. В этом случае реакторный модуль 2 включает два проточно-циркуляционных реактора 5-1 и 5-2 и широтно-импульсный модулятор 8.

Схема работает следующим образом.

Исходные газы и жидкости подаются в систему приготовления исходной реакционной смеси 1, в которой создаются стационарные потоки этих газов и жидкостей с необходимыми расходами. Путем перемешивания этих потоков готовится исходная реакционная смесь заданного стационарного состава, которая подается в реакторный модуль 2.

В варианте 1 исходная реакционная смесь готовится в избытке по отношению к ее максимальному потреблению на все реакторы. Дозаторы смеси 7 создают стационарные потоки исходной реакционной смеси на реакторы 5 с необходимыми для выполнения типовых кинетических экспериментов расходами, а избыток смеси сбрасывается в атмосферу через узел 6.

В варианте 2 исходная реакционная смесь готовится в количестве, равном максимальному расходу смеси v⁰ на один реактор. При этом величина v⁰ равна сумме расходов потоков исходных газов и жидкостей в системе 1. Вся приготовленная исходная реакционная смесь подается на вход модулятора 8. Последний через равные промежутки времени t⁰ подключает поток смеси на первый реактор 5-1 на период t, причем величина t изменяется в пределах от 0 до t⁰, а остаток смеси на период "t⁰ - t" подключается ко второму реактору 5-2. Отношение t/t⁰ называется скважностью модуляции.

Если скважность модуляции равна "1", то весь поток приготовленной исходной реакционной смеси с расходом v⁰ подается на первый реактор 5-1.

Если скважность модуляции равна 0, то весь поток приготовленной исходной реакционной смеси с расходом v⁰ подается на второй реактор 5-2.

Если скважность модуляции имеет значение от "0" до "1", то в результате широтно-импульсной модуляции поток исходной реакционной смеси с расходом v⁰ разделяется на два импульсных потока: - один поток с расходом v⁰ х t/t⁰ подается на первый реактор 5-1, - второй поток с расходом v⁰ х (1-t/t⁰) подается на второй реактор 5-2.

Если при использовании варианта 2 нет необходимости проводить эксперименты одновременно на двух реакторах, то вместо второго реактора используется магистраль сброса исходной реакционной смеси в атмосферу (штриховая линия). В этом случае модулятор 8 заменяет одновременно дозатор смеси 7 и узел 6.

Поток исходной реакционной смеси и выходящие из реакторов 5 потоки конечных реакционных смесей подаются на коммутатор потоков 3, который поочередно подключает эти потоки к анализатору 4.

Предлагаемый способ и устройство имеют следующие преимущества.

Основное преимущество предлагаемых способа и устройства заключается в том, что они позволяют за минимальное время проводить типовые кинетические эксперименты, в результате которых можно оперативно определить каталитическую активность как стационарную скорость реакции при заданных температуре и составе контактной реакционной смеси. Практическую ценность такой организации кинетических исследований представляет возможность быстро и надежно получать однопараметрические зависимости каталитической активности от способа приготовления, химического состава, текстуры, размера зерен и других свойств катализаторов, а также температуры реакции и концентраций исходных веществ и продуктов реакции.

Основная проблема при реализации типовых кинетических экспериментов - необходимость поддержания постоянным состава исходной реакционной смеси при изменениях ее расхода на реактор. В общем случае исходная реакционная смесь готовится путем смешения потоков исходных газов и жидкостей (либо их паров). Если вся приготовленная исходная реакционная смесь подается на один реактор, то изменять расход этой смеси при сохранении ее состава возможно только путем симбатного изменения расходов исходных газов и жидкостей. С технической точки зрения эта задача очень сложна и требует применения дорогостоящих высокоточных дозаторов газов и жидкостей.

Предлагаемые способ и устройство дают возможность решить эту проблему сравнительно несложным и доступными для реализации методом разделения операций приготовления и дозирования на реактор исходной реакционной смеси. При этом предлагаются два варианта этого метода.

Вариант 1. Исходная реакционная смесь готовится из потоков исходных газов и жидкостей в избытке по отношению к ее максимальному потреблению, при этом часть смеси подается на реактор (реакторы), а остаток сбрасывается.

Вариант 2. Эксперименты выполняются одновременно на двух реакторах, исходная реакционная смесь готовится из потоков исходных газов и жидкостей в количестве, равном максимальному расходу смеси на один реактор, проводится широтно-импульсная модуляция потока этой смеси, в результате такой модуляции поток исходной реакционной смеси разделяется на два импульсных потока - один поток направляется на первый реактор, второй поток - на второй реактор.

Вариант 1 (в отличие от варианта 2) позволяет организовать эксперименты с любым числом реакторов. Преимуществом варианта 2 по сравнению с вариантом 1 является то, что вся приготовленная исходная реакционная смесь используется для проведения каталитических процессов.

Преимущества предлагаемых способа и устройства проявляются особенно заметно при исследованиях активности катализаторов в стационарных одномаршрутных процессах, когда полный состав контактной реакционной смеси можно рассчитать по стехиометрии реакции и концентрации ключевого компонента в исходной и конечной реакционных смесях. Таких процессов очень много и они имеют важнейшее промышленное значение. Но и для более сложных процессов применение предлагаемых способа и устройства позволяет существенно сократить число необходимых экспериментов и повысить надежность информации о каталитической активности.

И, наконец, важным преимуществом предлагаемых способа и устройства является то, что они позволяют получать надежную информацию о каталитической активности в тех случаях, когда формальная кинетика каталитических процессов еще неизвестна. Это дает возможность эффективно использовать их при разработке и исследованиях новых катализаторов.

В конечном счете, применение предлагаемых способа и устройства позволяет эффективно проводить следующие исследования.

1. Сравнение активности различных катализаторов при одной температуре (фиг.3).

Для каждого из сравниваемых катализаторов при заданных температуре реакции T^* и составе исходной реакционной смеси проводят типовые кинетические эксперименты, результаты которых наносят на графики lgW-lgC_A, из которых определяют величины каталитической активности W^* при заданных значениях C_A^* и T^*.

При этом могут решаться следующие практические задачи.

а/ Контроль каталитической активности при подборе новых катализаторов.

Применение предлагаемых способа и устройства позволяет получать однопараметрические зависимости каталитической активности от способа приготовления, химического состава и других параметров, текстуры этих катализаторов.

б/ Определение степени использования активных компонентов нанесенных катализаторов.

Задача сводится к сравнению удельной каталитической активности массивного и распределенного на носителе активного компонента в расчете на единицу активной поверхности или один доступный для катализа атом активного компонента.

в/ Исследование зависимости каталитической активности от размера пористого зерна катализатора.

Задача сводится к сравнению активности зерен катализатора различного размера R (фиг. 4а). Полученные значения W^* наносят на график однопараметрической зависимости W^* от величины R в координатах W^*- 1/R (фиг.4б).

г/ Организация контроля качества промышленных катализаторов.

Как правило, кинетика процессов для промышленных катализаторов известна. Поэтому, задача сводится к проведению массовых испытаний промышленных катализаторов при одном значении расхода исходной реакционной смеси на реактор.

2/ Определение зависимости каталитической активности от температуры (фиг.5).

Для одного и того же катализатора при заданном составе исходной реакционной смеси проводят серии типовых кинетических экспериментов при различных температурах реакции, результаты которых наносят на графики lgW-lgC_A, из которых определяют величины W^* при заданном значении C_A^* (фиг.5а). Полученные значения W^* при различных температурах наносят на Аррениусовкий график однопараметрической зависимости каталитической активности W^* от температуры T в координатах lgW^* - 1000/T (фиг.5б). Из полученных зависимостей определяют области протекания реакции (кинетическая, внутри - либо внешнедиффузионная), значения каталитической активности и наблюдаемых энергий активации в этих областях.

3/ Определение зависимости каталитической активности от состава контактной реакционной смеси (фиг.6).

Для одного и того же катализатора при заданной температуре реакции T^* проводят три серии типовых кинетических экспериментов при вариациях концентраций исходных веществ (A и B) и добавлении в исходную смесь одного из продуктов реакции (C). Результаты экспериментов наносят на графики lgW-lgC_A (фиг. 6а), из которых определяют значения W^* при некоторой заданной разности концентраций ключевого компонента в исходной и конечной реакционных смесях (C_A⁰ - C_A^*). При этом получают наборы значений каталитической активности при одинаковых концентрациях продуктов реакции в контактной смеси. При обработке этой информации итерационными методами вначале получают набор однопараметрических зависимостей каталитической активности от концентраций исходных веществ (A и B), а затем, используя результаты обработки, получают аналогичные зависимости активности от концентраций продуктов реакции (C и D). Вид этих зависимостей в самом простом случае, когда кинетика процесса линейна и ее можно описать уравнением закона действующих масс, показан на графике фиг.6б. Однако и для более сложной кинетики описанная методика выполнения исследований позволяет более эффективно планировать эксперименты и сократить их число.

4/ Определение эффективных коэффициентов диффузии D_эф реактантов в пористых зернах катализаторов в условиях химической реакции.

D_эф определяется из сравнения каталитической активности в кинетической W_кин^* и внутридиффузионной W_вд^* областях. Возможны два метода определения значений W_кин^* и W_вд^*.

а/ Метод 1.

Из температурной зависимости каталитической активности (фиг.5б) определяют значения ожидаемой активности в кинетической области W_кин^* и наблюдаемой активности во внутридиффузионной области W_вд^* при заданной температуре T^* (фиг.5б).

б/ Метод 2.

Из зависимости каталитической активности от размера зерна катализатора (фиг. 4б) в той области, где активность не зависит от размера зерна, определяют значение каталитической активности в кинетической области W_кин^*, а в области, где эта зависимость имеется - значение W_вд^*.

Лабораторные проточно-циркуляционные реакторы применяют для исследований стационарной активности гетерогенных катализаторов уже 50 лет. Предлагаемые способ и устройство позволяют существенно повысить эффективность использования таких реакторов в плане повышения производительности и надежности результатов исследований каталитической активности, улучшить качество информации, снизить стоимость соответствующей аппаратуры и себестоимость испытаний катализаторов и были успешно апробированы на процессах глубокого окисления и гидрирования углеводородов и CO, паровой конверсии метана и CO, окисления сернистого газа и ряде других процессова

Формула изобретения

1. Способ определений каталитической активности, при котором помещают определенное количество катализатора в термостатированный проточно-циркуляционный реактор, обеспечивают циркуляцию реакционной смеси через слой катализатора, готовят поток исходной реакционной смеси, разделяют поток этой смеси на два потока, анализируют составы исходной и конечной реакционных смесей, отличающийся тем, что проводят хотя бы на одном реакторе типовые кинетические эксперименты, в последних обеспечивают температурную и концентрационную безградиентность слоя катализатора, направляют хотя бы один из потоков исходной реакционной смеси на реактор, задают поочередно различные уставки расхода исходной реакционной смеси на реактор при сохранении неизменным состава этой смеси, определяют стационарные скорости реакции при различных составах конечной реакционной смеси и каталитическую активность как скорость реакции при заданном составе контактной реакционной смеси.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходную реакционную смесь готовят в количестве, превышающем максимальный расход смеси хотя бы на один реактор, при этом часть приготовленной исходной реакционной смеси подают хотя бы на один реактор, а остаток сбрасывают.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходную реакционную смесь готовят в количестве, соответствующем максимальному расходу смеси на один реактор, путем широтно-импульсной модуляции потока исходной реакционной смеси разделяют поток этой смеси на два импульсных потока.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что типовые кинетические эксперименты выполняют на одном реакторе, при этом один импульсный поток подают на реактор, а второй импульсный поток сбрасывают в атмосферу.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что типовые кинетические эксперименты выполняют одновременно на двух реакторах, при этом один импульсный поток подают на один реактор, второй импульсный поток - на второй реактор.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что каталитическую активность определяют как скорость реакции при некоторой заданной концентрации ключевого компонента в конечной реакционной смеси.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что каталитическую активность определяют как скорость реакции при некоторой заданной разности концентраций ключевого компонента в исходной и конечной реакционных смесях.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что типовые кинетические эксперименты проводят поочередно для различных катализаторов, различающихся способом приготовления, химическим составом, текстурой, размером пористых зерен и другими параметрами, получают наборы однопараметрических зависимостей каталитической активности от этих параметров.

9. Способ по п.4, отличающийся тем, что типовые кинетические эксперименты проводят для одного и того же катализатора поочередно при различных уставках температуры реактора, получают наборы однопараметрических зависимостей каталитической активности от температуры.

10. Способ по 5, отличающийся тем, что типовые кинетические эксперименты проводят для одного и того же катализатора поочередно при различных составах исходной реакционной смеси, получают наборы однопараметрических зависимостей каталитической активности от концентрации исходных веществ и продуктов реакции.

11. Способ по пп.1, 4 и 5, отличающийся тем, что каталитическую активность определяют графическим методом.

12. Способ по пп.1, 4 и 5, отличающийся тем, что каталитическую активность определяют аналитическим методом.

13. Устройство для определения каталитической активности, содержащее систему приготовления исходной реакционной смеси и анализатор, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено реакторным модулем и коммутатором потоков, входы которого соединены с системой приготовления исходной реакционной смеси и выходами реакторного модуля, а выход соединен со входом анализатора.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что реакторный модуль содержит узел сброса избытка исходной реакционной смеси и хотя бы один проточно-циркуляционный реактор в комплекте с дозатором исходной реакционной смеси, при этом вход дозатора смеси подключен к выходу системы приготовления смеси, выход дозатора соединен со входом реактора, а выход реактора соединен со входом коммутатора потоков.

15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что реакторный модуль содержит хотя бы один проточно-циркуляционный реактор и широтноимпульсный модулятор потока исходной реакционной смеси, имеющий один вход и два выхода, при этом вход модулятора подключен к выходу системы приготовления исходной реакционной смеси.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что реакторный модуль содержит один проточно-циркуляционный реактор, вход которого подключен к первому выходу модулятора, а выход - ко входу коммутатора потоков, а второй выход модулятора соединяется с атмосферой.

17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что реакторный модуль содержит два проточно-циркуляционных реактора, вход первого реактора подсоединен к первому выходу модулятора, вход второго реактора подсоединен ко второму выходу модулятора, а выходы реакторов подсоединены ко входам коммутатора потоков.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7