Katalizátorok - A Nagy Szovjet Enciklopédia
Katalízis és tori anyagok. sebességét változtatják meg a kémiai reakciók által ismételt közbenső kémiai kölcsönhatás a résztvevők a reakcióban, és nem része a végső termékek (lásd. Catalysis). Katalizátorok mindenütt megtalálhatók a természetben, és széles körben használják az iparban. Több mint 70% -a az összes kémiai átalakítások anyagokat. és azok között az új gyárt több mint 90% katalizátorok alkalmazásával. Különböző katalizátorok. kereskedelmi forgalomban kapható, a típus szerint osztályozott katalizált reakciók (sav-bázis, redox); katalitikus folyamatok vagy csoportok sajátosságait, a hardver tervezési és technológiai (például ammónia szintézis katalizátorok ásványolaj krakkolási katalizátorok a fluidizált ágyban ..); a természet a hatóanyag (fém, oxid, szulfid, szerves, komplex, stb); a főzéssel. Bizonyos típusú katalizátorok. iparban használt táblázatban adjuk. A rendszer segítségével a fehérje katalizátorok - enzimek - végezzük anyagcsere minden élő szervezetben.
Folyamatok és azok jellemzői
Katalizátorok és azok egyes jellemzőit
rendszer sűrű mozgó ágy
fluidágyas rendszer
Mikroszem katalizátort. Szemcseméret 0,08-0,2 mm
Nikkel (5-25%) a hőálló hordozóanyaghoz (általában alapuló alumínium-oxid); hengeres
cal pellet, gyűrűk, gömbök, 10-20 mm-es
Egy fontos jellemzője a katalizátorok hatásának specifitása: egyes kémiai reakció vagy egy csoport hasonló reakciók gyorsítani lehet csak bizonyos katalizátorok. Ez legvilágosabban megnyilvánuló specificitását a katalizátorok az, hogy meg tudja határozni az irányt a reakció-az azonos kiindulási anyagok típusától függően katalizátor különböző termékek képződnek. Például, egy keveréket szén-monoxid és hidrogén jelenlétében különböző katalizátorok állíthatók elő a metán. folyékony szénhidrogének elegye. magas szilárd szénhidrogének. keverékei oxigéntartalmú vegyületeket különböző összetételű, vagy metil-izobutil-alkoholok, és mások. termékek. Egy intézkedés a szelektivitás a katalizátor specificitás (szelektivitás); ez értékeljük target arányban végzett reakció sebessége a teljes konverzió mértéke a kiindulási anyagok a katalizátor jelenlétében. Egy másik fontos intézkedés a katalitikus anyagok tulajdonságainak a katalitikus aktivitás. különbségében fejezzük ki a sebessége ugyanazt a reakciót. szerint mért, egyébként azonos körülmények között a jelenlétében és távollétében katalizátor. A katalitikus aktivitás volt tulajdonítható az egység a tömeg, a térfogat, a koncentráció, vagy a katalizátor felületén. Activity. cikk felsorolt 1 m 2 katalizátor felületén. úgynevezett specifikus katalitikus aktivitás. Ha katalizátort nem reakció gyakorlatilag nem, mint az aktivitás figyelembe a reakció sebessége bizonyos feltételek mellett, a hivatkozott, hogy az egység katalizátor mennyisége. Mivel a specificitása A katalizátorok összehasonlítjuk a katalitikus aktivitását anyagok lehetnek csak képest ugyanazt a reakciót. Az alkalmazott kutatási tevékenység a katalizátorok gyakran fejezzük teljesítménye - a mennyisége a kapott termék (vagy el nem reagált anyag) egységnyi idő egységnyi katalizátor térfogatra. szelektivitással és - a hozam a kívánt termék tekintetében a elméletileg lehetséges.
Valamint más aktivitása és szelektivitása a katalizátor teljesítményének a stabilitás, ami gyakran meghatározza a megvalósíthatóságát ipari felhasználása a katalizátor egy adott folyamatban. Ipari katalizátorok az aktivitásuk és szelektivitásuk következtében különböző mellékreakciók, például azért, hogy kölcsönhatás a szennyeződések érkező nyersanyagokat változott, csökken az idő múlásával (úgynevezett mérgezés. Cm. A katalizátort mérgek), szinterelő és átkristályosítással katalizátor anyag hatása alatt megnövelt hőmérsékleten, vagy reakcióközegben (öregedés), gyantaszerű anyagok és lerakódását koksz a katalizátor felületén. adszorpciós erőssége csökkentés (Rebinder hatás). Ezért egy bizonyos idő után a katalizátort. ha lehetséges, vetjük alá speciális kezelésnek (regenerálás), vagy helyette friss. Élettartam ipari katalizátorokat folyamatos eljárásokban a készülékek a fix katalizátorágyon átlagosan 6-36 hónap. A legstabilabb katalizátort folyamatosan fut több mint 10 éve (például vanádium- katalizátorok az oxidációs CO2). Katalizátorok. élettartama legalább 1-2 hónap. szilárd ágyas reaktorok általában nem használják. Az ilyen katalizátorokat, és a katalizátorok. Alkalmazott gyakori rövid ciklus regeneráló (például, alumínium-szilikát krakkoló katalizátorok. Szénhidrogén dehidrogénező katalizátorok) esetenként hatásos és eredményes használatához reaktorok egy mozgatható, különösen egy fluid katalizátorágyon.
Amikor homogén katalitikus eljárások katalizátorként alkalmazni bizonyos kémiai vegyületek vagy ezek keverékei; katalitikus tulajdonságainak a katalizátor ebben az esetben teljes egészében határozza kémiai összetételét és szerkezetét. Iparilag előnyös használt heterogén katalitikus folyamatok szilárd formájú katalizátorok porózus szemcsék a fejlett belső felülete. A katalitikus tulajdonságok szilárd katalizátorok függ, mellett összetétele és szerkezete, az értéke a belső felületek és a pórusszerkezet. A szükséges lépéseket katalitikus folyamatok szilárd katalizátorok a transzfer reagensek. termékek és a hő áramlását a reakcióelegyhez, és a külső felülete a katalizátor szemcsék (külső transzfer), és az átviteli az anyagok és a hő belül a porózus katalizátor szemcsék (belső transzfer). A legtöbb ipari katalizátorok munkája érinti a belső diffúziós transzfer anyagok. Ha a sebessége nem elegendő hasznosítása (hatékonyság) katalizátor csökken, és a teljes intenzitása a folyamat esik. Továbbá, akkor csökken a termelés az instabil intermedierek, amelyek képesek a további átalakítása a katalizátor felületén. amelyek sok esetben a cél (például egy szénhidrogének parciális oxidációs folyamat). Az arány a diffúziós szállítás a szemcséken belül a katalizátor határozza meg a porózus szerkezet. Ha a reagensek a gázfázisban, lassú reakciók célszerű használni katalizátorok egy maximális felületi és fejlett belső pórusátmérője körülbelül 1 10 -7 m biztosítva a szükséges számláló-diffúziós sebességét a molekulák a reaktánsok és termékek. Reakciók. előforduló átlagos ütemben (10,2 kmól / h per 1 m 3 katalizátor), az optimális pórusátmérő át odnorodnoporistoy szerkezete megfelel a szabad úthossza a molekulák. Légköri nyomáson, ez körülbelül 1 10 -7 m és csökken a nyomás növelésével. Sok esetben a legkedvezőbb elágazó raznorodnoporistaya szemcseszerkezetbe, amikor egy nagy közlekedési pórusok szomszédos kis pórusok, ami egy nagy belső felülete. Atmoszférikus nyomáson a átmenet szemek egy szerkezet odnorodnoporistoy szemes raznorodnoporistoy elágazó szerkezet növeli a katalizátor aktivitását egységnyi térfogatra 3-9 alkalommal. Koncepciók kidolgozása a porózus szerkezet a hatása a aktivitása és szelektivitása katalizátorok. módszereinek fejlesztése a tanulmány a specifikus katalitikus aktivitás és a porózus szerkezet és a számítógép használata a matematikai modellezés összetett folyamatok létre az előfeltételeket az átmenetet a empirikus tudományos módszerek fejlesztése az ipari katalizátorok.
A katalizátor előállításához különböző módszerek alkalmazásával - kicsapással megoldásokat. impregnálás, keverés (például, abban az esetben a vegyes katalizátorok) fúziós majd kimosódás inaktív része (csontváz katalizátorok), stb Számos katalizátort a felhasználás előtt vetjük alá speciális kezelésnek - aktiváló, amelyen keresztül a formációt a hatóanyag (például, fém erősen diszpergált állapotban eredményeként csökken a oxidok), valamint alkotó porózus szerkezet. Annak érdekében, hogy stabilizálják erősen diszpergált állapotban vagy mentése a hatóanyag (például platina) oszlik a hordozó felületén. Mivel a hordozók különböző anyagokat. stabil a folyamat feltételei között, így például alumínium-oxid. szilikagél. természetes és szintetikus szilikátok. aktív szenek és mtsai. Carriers hatással lehet a katalitikus tulajdonságait és a katalizátorok megválasztása az ipari járművek nagy jelentősége van.
A tendencia az átmenet a egykomponensű katalizátor készítmény egyszerű komplex többkomponensű és multifunkcionális. Az utóbbiak a felületrészek különböznek a természetben a katalitikus hatása. A polifunkciós katalizátorok egyetlen berendezésben egy menetben a reakcióelegy végezzük egy sor egymást követő kémiai reakciók és gyakran, különösen abban az esetben, az instabilitás a közbenső termékek. Ez elért jobb kitermeléssel a kívánt terméket, mint a külön ki egy olyan eljárás, monofunkciós katalizátort. Polifunkciós, például Lebegyev katalizátor előállítására butadién etanolból. aljumoplatinovyh katalizátor a termelés nagy oktánszámú benzin, és mások. Minden a szélesebb körben alkalmazott katalizátorok is támogatni. aktivitás jelentősen nőtt a szerek hozzáadásával (promoterek), hogy külön-külön, nem lehet katalitikus tulajdonságokat.
Minden egyes ipari folyamathoz szüksége van a saját katalizátorra. rendelkeznek az optimális tulajdonságokkal. Ezért számos különböző katalizátort állítanak elő. különbözik a kémiai összetételben, a porózus szerkezetben, a granulátumok méretében és alakjában.
A világ katalitikus termelésének volumene évi 500-800 ezer tonna; körülbelül 250 alap típusú katalizátort állítanak elő. minden típus tartalmaz számos fajtát. Homogén katalizátorok között. különböző országokban vagy különböző cégeknél előállított termékek, vannak bizonyos különbségek, különösen az új folyamatok katalizátorai között. A katalizátorok koncentrációja mindenütt jelen van. Nagy katalizátorgyárak és műhelyek jönnek létre, amelyek lehetővé teszik a termékek minőségének javítását, a gyártás gépesítését és automatizálását, valamint a katalizátorokat. amelyet korábban kizárólag a vállalkozásokon belüli fogyasztásra gyártottak, a belföldi és a nemzetközi piacokon árucikkeként kezdte el tevékenységét.
Irod Az anyagok katalitikus tulajdonságai. Könyvtár, általában. Ed. VA Roiter, K. 1968; Katalizátorok és szállítási folyamatok porózus szerkezete heterogén katalízisben (IV. Katalizáló kongresszus, Symposium III), Novosib. 1970; A heterogén katalitikus reakciók katalizátorainak kiválasztására szolgáló tudományos alapok. Szo ed. Roginsky S.Z., M. 1966; A katalizátorok kiválasztásának és előállításának tudományos alapja. Szo ed. GK Boreskov, Novosib. 1964; Polifunkciós katalizátorok és komplex reakciók. per. angolul. M. 1965; Katalízis. A katalizátor szelektivitásának és sztereospecifikusságának kérdései. per. angolul. M. 1963; Katalizátorok és katalitikus reakciók tanulmányozására szolgáló eljárások. t. 1-3, Novosib. 1965. Lásd még világít. a művészethez. Katalízis.
GK Boreskov, AA Samakhov.
