A3. Heterogene Katalyse

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A3 Stand: 09.03 Seite - 6 - Abb. 3: Logarithmus der Geschwindigkeitskonstanten in Abhängigkeit der reziproken Temperatur Die katalytische Reaktion des Methanols gemäß CH 3 OH + 3/2 O 2 ---> CO 2 + 2 H 2 O verläuft exotherm. Die Temperaturerhöhung ∆T im Katalysatorbett ist somit ein Maß für die Reaktionsgeschwindigkeit und kann in Näherung zu vergleichenden Betrachtungen herangezogen werden. Diese T-Erhöhung ist durch Verwendung eines Differential-Thermoelements eine unmittelbar zugängliche Größe. Durch Bestimmung dieser Größe sollen erstens die Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeiten im Bereich von ca. 20 bis 70 °C gemessen und zweitens bei 35 °C die Aktivität unterschiedlicher Katalysatoren miteinander verglichen werden. Hierbei ist der Einfluss des Edelmetalls, des Trägers und der Edelmetallkonzentration zu ermitteln. Die in Abbildung 3 dargestellte Apparatur besteht aus der Gasdosiereinheit mit Sättiger und einem Differential-Kalorimeter (DSC), als Reaktor und Messeinrichtung für die Temperatur des Reaktionsgases (Referenz-Temperatur) und der Temperaturdifferenz zwischen Reaktionsgas und Katalysator. Die der Vorratsflasche entnommene synthetische Luft gelangt über den Flaschendruckminderer und dem Strömungsmesser St in den Sättiger, den sie, mit Methanol gesättigt, wieder verlässt. Die Geschwindigkeit des Reaktionsgasstromes wird mit dem Feindosierventil
A3 Stand: 09.03 Seite - 7 - M1 M2 N 2 Schutzgas V1 V2 V3 St S DSC Pumpe Synthetische Luft V4 Methano Abb. 4: Skizze des Versuchsaufbaus V1: Flaschenabsperrventil M1: Vordruckmanometer M2: Hinterdruckmanometer (Flaschendruckminderer) V2: Hinterdruckregler V3: Hinterdruckabsperrventil S: Sättiger V4: Feindosierventil St: Strömungsmesser V4 am Strömungsmesser auf einen konstanten Wert eingestellt. Das Reaktionsgas wird in der DSC Zelle (Abb. 4) auf die vorgegebene Temperatur erwärmt und strömt über die in einem Aluminium Tiegel liegende Katalysator- Probe. Durch die exotherme Reaktion erhöht sich die Temperatur im Katalysator-Festbett gegenüber der Temperatur des Reaktionsgases. Dadurch wird am Differential-Thermoelement eine Spannung erzeugt, die von der DSC Einheit erfasst wird.
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