3 Katalytische Performance der Mo/V(/W)-Mischoxide - tuprints

3.4.2 Elementbilanzen
Elementbilanzen eignen sich, um die Qualität der Messungen zu überprüfen und
Fehlinterpretationen bzgl. des zugrunde gelegten Reaktionsschemas zu vermeiden.
Grundlage für eine Elementbilanz ist das Atomerhaltungsgesetz. Danach sollten für jedes
chemische Element (E) die Stoffmengenströme am Ein- und Ausgang eines kontinuierlich
durchströmten Reaktors gleich groß sein:
n& = n&
0,
E
E
Streng genommen gilt dies aber nur für stationäre Zustände. Sorptionen innerhalb der
Katalysatorschüttung würden sich beispielsweise in temporären Abweichungen von Gl.
3-19 widerspiegeln. In dieser Arbeit wurden Reaktionen untersucht, die nur Reaktanten
(Ri) bestehend aus den Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff umfassen:
R = C
i
x
i
H
y
i
O
z
i
Als Atombilanz für Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff ergeben sich aus den
Stoffmengenströmen der Reaktanten:
∑
∑
n& = x ⋅n&
C R bzw. n&
0,
C = xi
⋅n&
0,
R
i
∑
i i
i
i
∑
n& = y ⋅n&
H R bzw. n&
0,
H = yi
⋅n&
0,
R
i
∑
i i
i
i
∑
n& = z ⋅ n&
O R bzw. n&
0,
O = zi
⋅n&
0,
R
i
i i
i
i
Die Faktoren xi, yi und zi sind die stöchiometrischen Indizes der Elemente (C, H und O) in
der Verbindung Ri. Für die Elementbilanzen wurden die gemessenen Volumenanteile ϕi
der Reaktanten herangezogen. Exemplarisch wird die Kohlenstoffbilanz für die
mischoxidkatalysierte Acroleinoxidation vorgestellt. Unter Annahme der Gültigkeit des
idealen Gasgesetzes lassen sich die Stoffmengenströme in Gl. 3-21 wie folgt
substituieren:
37
3-19
3-20
3-21
3-22
3-23