MA-B2: Heterogene Katalyse
| Nummer | Name | Zeit | Raum | Details |
|---|---|---|---|---|
| 211037-871 |
[Vorlesung]
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Informationen und Anmeldung unter OPAL!
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Dienstag (Wöchentlich)
15:30-17:00 |
1/232
(neu: A12.232) |
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| 211037-D872 |
[Praktikum]
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Einführungsveranstaltung wird besonders angekündigt!
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keine Angabe (keine Angabe) | k.A. |
Kursunterlagen und Einschreibung (bis 24.04.2023)
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Vorlesungsinhalt
Im Rahmen der Vorlesung wird die heterogene Katalyse im Sinne eines Multiskalenansatzes auf allen relevanten Skalen vermittelt:
- Energetische, sterische und elektronische Aspekte der Wechselwirkungen von Molekülen mit Festkörperoberflächen
- Mikrokinetik heterogen katalysierter Reaktionen (Hougen-Watson-Geschwindigkeitsansätze)
- Wärme- und Stofftransport am Katalysatorkorn (Makrokinetik)
- Reaktormodellierung für heterogen katalysierte Prozesse
- Deaktivierung in heterogen katalysierten Prozessen
- Katalysatorherstellung
Innerhalb der Praktikumsversuche werden die Vorlesungsinhalte vertieft und die theoretischen Grundlagen angewendet.
Gliederung
- 1. Einführung
- 2. Ausgewählte reaktionstechnische Begriffe
- 3. Sorption
- Physi- und Chemisorption
- Adsorptionsisothermen
- Temperaturprogrammierte Methoden
- 4. Katalysatorsynthese
- Imprägnation
- Sol-Gel Synthese
- Präzipitation
- Zeolite, mesoporöse Materialien
- 5. Katalysatorcharakterisierung
- IR, Raman, PES, RSM
- 6. Mikrokinetik
- Hougen-Watson Gleichungen
- Beispiele für HWG
- 7. Makrokinetik
- Massentransportlimitationen
- Thiele-Modul und Weisz-Prater Kriterium
Praktikum
Wärmebilanz am heterogenen Katalysator (WBI)
Exotherme heterogen katalysierte Gasphasenreaktionen spielen in der Praxis eine wichtige Rolle, so z.B. bei der katalytischen Verbrennung, der Ammoniakoxidation oder der partiellen Oxidation (Synthesegas aus Erdgas, Ethylenoxid). Als Beispiel wird beim vorliegenden Praktikumsversuch die katalytische Totaloxidation eines Kohlenwasserstoffs betrachtet, wobei bei der Umsetzung mit Sauerstoff CO2 und H2O als alleinige Reaktionsprodukte entstehen. Die Reaktion läuft an einem elektrisch beheizbaren Platindraht ab, der die Oxidation katalysiert. Die Reaktion läuft bei entsprechend niedrigen Temperaturen nur an der äußeren Oberfläche des Katalysators ab, erst bei höheren Temperaturen kommt es zur Oxidation in der freien Gasphase. In dem hier durchgeführten Versuch soll das Zündverhalten der Oxidationsreaktion untersucht werden. Als Zündtemperatur wird die Temperatur an der Katalysatoroberfläche bezeichnet, bei der die durch die Reaktion entstehende Wärmemenge nicht mehr hinreichend durch den Gasstrom konvektiv abgeführt wird.
Aktivität heterogener Katalysatoren (AKT)
Das Ziel des Versuches ist die Charakterisierung der Aktivität von Feststoffkatalysatoren bei einer heterogenen katalysierten Gasphasenreaktion. Als Modellreaktion dient die Partialoxidation von Ethen an einem Ag/α-Al2O3 - Trägerkatalysator. Experimentell bestimmt wird der Umsatzgrad bei verschiedenen Verweilzeiten und unterschiedlichen Temperaturen für den betrachteten Katalysator. Aus den Ergebnissen werden die Ordnung der Reaktionskinetik bezüglich Ethen und die Aktivierungsenergie ermittelt.
