Über die stationären Zustände exothermer Gasreaktionen an porösen Katalysatoren

Eine Schicht poroser Korner werde von einem Gas oder Gasgemisch durchstromt, das sich an dem Feststoff katalytisch in exothermer Reaktion umsetzt oder aber mit der Substanz der Korner selbst exotherm reagiert (z. B. Verbrennung von Koks). Bei adiabatischer Arbeitsweise nimmt die Temperatur mit steigendem Umsatz langs der Schicht entsprechend der Warmebilanz stetig zu. Infolgedessen steigt auch die Geschwindigkeitskonstante der chemischen Reaktion langs der Schicht an, und es konnen daher bei stark exothermen Umsetzungen, die auch bei hoheren Temperaturen noch einseitig verlaufen, die Transportvorgange von Stoff und Warme zwischen Gasstrom und Feststoffoberflache masgebenden Einflus auf die Umsatzgeschwindigkeit gewinnen. In einem solchen Falle uberhitzt sich die Kornerschicht gegenuber dem Gasstrom, und es bildet sich unter Umstanden in der Schicht eine Temperaturstufe aus, die dem Gasstrom entgegen an den Schichtanfang zuruckwandert (Zundvorgang). Ausschlaggebend fur diese Erscheinungen ist die Bilanz zwischen Warmeerzeugung und Warmeabfuhr an der Feststoffoberflache; eine wichtige Rolle spielen hierbei die Reaktionsfahigkeit des Feststoffes (Porositat und innere Oberflache) und der Warmetransport in Langsrichtung der Schicht. Die Bedeutung und Auswirkung dieser Einflusse werden im einzelnen aufgezeigt.