Katalizator - bu kimyoviy reaktsiyaning yakuniy mahsulotlariga kirmasdan, uning tezligini o'zgartiradigan har qanday moddadir. Turli moddalar katalizator sifatida ishlatilishi mumkin, masalan sof shakl, shuningdek, ulanishlar shaklida. Sanoat katalizatorlari quyidagi xususiyatlarga ega bo'lishi kerak: berilgan reaksiyaga nisbatan yuqori faollik va selektivlik; katalizator zaharlariga yuqori kimyoviy qarshilik; past olov harorati, keng ish harorati oralig'i, issiqlik barqarorligi, issiqlik o'tkazuvchanligining oshishi; yuqori mexanik kuch; ishlab chiqarish arzon bo'lishi.
Katalizatorlarga qo'yiladigan ushbu talablarni ko'rib chiqsak, ular alohida moddalar emas, balki odatda bir nechta moddalarning aralashmasidir, degan xulosaga kelamiz. Katalizatorni tashkil etuvchi mexanik aralashmalar kontakt massalari deb ataladi. Aloqa massalarining tarkibi uchta asosiy qismni o'z ichiga oladi: katalitik faol moddalar, faollashtiruvchilar va tashuvchilar. Katalitik faol moddalar katalizatorning asosidir. Aynan ular gaz aralashmasidan chiqarilgan komponentning atomlari va molekulalari bilan almashinish reaktsiyalariga kirishadilar. Katalitik faol moddalar sifatida empirik tarzda tanlab olingan sof metallar, metall oksidlari, shuningdek, juda ko'p turli xil kimyoviy elementlar va birikmalar qo'llaniladi. Ikkita metaldan iborat katalizatorlar katalitik faollikni oshirdi.
Aktivatorlar (promotorlar) katalizatorlar faolligini oshiradigan moddalardir. Aktivatorlarning o'zi katalitik xususiyatlarga ega bo'lmasligi mumkin, ammo katalitik faol moddalarning ta'sirini kuchaytirishi mumkin. Aktivatorlarning kataliz jarayoniga ta'siri to'liq o'rganilmagan. Ular katalizator bilan reaksiyaga kirishib, sof katalitik faol moddalarga qaraganda faolroq birikmalar hosil qiladi deb taxmin qilinadi. Aktivator sifatida turli xil moddalardan foydalanish mumkin, ularni tanlash ham empirik tarzda amalga oshiriladi.
Tashuvchilar odatda o'zlari katalitik xususiyatga ega bo'lmagan va katalizatorning faolligini kuchaytirmaydigan, faqat katalizator qo'llaniladigan asos bo'lib xizmat qiladigan moddalardir. Ba'zi hollarda tayanchlar katalizatorlarning faolligi va selektivligiga ta'sir qilishi mumkin. Tashuvchilardan foydalanish katalizatorlarning tuzilishini o'zgartirish va katalitik faol moddalar iste'molini kamaytirish imkonini beradi. Ko'pincha tashuvchi sifatida rivojlangan sirtga ega bo'lgan inert gözenekli moddalar (faol uglerodlar, silikagellar, aluminosilikatlar, asbest, pemza, kiselur, zeolitlar va boshqalar) ishlatiladi.
Katalizatorning katalitik faolligi - katalizator ta'sirida reaktsiyaning tezlashishi o'lchovidir, bu katalizatorning asosiy va asosiy xarakteristikasidir;
Bu erda Uk va U - katalitik reaksiya tezligi va katalizatorlarsiz amalga oshiriladigan bir xil reaksiya.
Katalizatorning selektivligi tarkib nisbatini ko'rsatadi maqsadli mahsulot asl moddaning o'zgarishining barcha mahsulotlari miqdoriga. Gazlarni sanitariya tozalashda maqsad zararli aralashmalarni neytral moddalarga yoki chiqindi gazlardan osongina chiqariladigan moddalarga aylantirishdir.
Ba'zi hollarda vazifa bitta emas, balki bir nechta reaktsiyalarda faol bo'lgan universal katalizatorlarni ishlab chiqish va ulardan foydalanish bo'lishi mumkin. Bunday katalizatorlar gazni murakkab tozalash uchun ishlatilishi mumkin, ya'ni. chiqindi gazlarda bitta emas, balki bir nechta zararli komponentlar mavjud bo'lganda.
Katalizatorlarning juda muhim xususiyati ularning turli xil aralashmalar ta'siriga, ya'ni katalitik zaharlarga chidamliligidir.
Zaharlanish deganda kontakt zaharlari deb ataladigan aralashmalar ta'sirida katalizator faolligining qisman yoki to'liq yo'qolishi tushuniladi. Ko'pgina katalizatorlar uchun kontaktli zaharlarga S, H 2 S, CS 2, CO, H 2 0, NO, As, P, Pb, Hg va boshqalar kiradi. Katalizatorning zaharlanishi katalizator zaharlarining so'rilishi tufayli sodir bo'ladi. katalizatorlar yuzasi va ularning faol markazlarini blokirovka qilish. Agar bu moddalar katalizator yuzasidan olib tashlansa, u o'z faoliyatini to'liq yoki qisman tiklashi mumkin. Shunga ko'ra, katalizatorlarning qaytar va qaytarilmas zaharlanishi farqlanadi.
Biz hozir boshdan kechirayotgan sanoatning jadal rivojlanishini yangi kimyoviy texnologiyalarni ishlab chiqmasdan turib amalga oshirish mumkin emas edi. Ko'p jihatdan bu taraqqiyot katalizatorlarning keng qo'llanilishi bilan belgilanadi, ular yordamida past navli xom ashyo yuqori qiymatli mahsulotlarga aylanadi. Majoziy qilib aytganda, katalizator zamonaviy alkimyogarning faylasuf toshidir, faqat u qo'rg'oshinni oltinga emas, balki xom ashyoni dori-darmonlar, plastmassalar, kimyoviy moddalar, yoqilg'i, o'g'itlar va boshqa foydali mahsulotlarga aylantiradi. Balki, birinchi katalitik jarayon odam foydalanishni o'rgangan - bu fermentatsiya. Ovqat pishirish retseptlari spirtli ichimliklar Shumerlarga miloddan avvalgi 3500-yillarda ma'lum bo'lgan. WINE-ga qarang; PİVO.
Muhim bosqich amaliy qo'llash kataliz aylandi margarin ishlab chiqarish o'simlik yog'ini katalitik gidrogenlash. Bu reaksiya birinchi marta sanoat miqyosida 1900-yillarda amalga oshirilgan. 1920-yillardan boshlab esa katalitik usullar ishlab chiqarila boshlandi. yangi organik materiallar, ayniqsa plastmassalar. Asosiy nuqta olefinlar, nitrillar, efirlar, kislotalar va boshqalarni katalitik ishlab chiqarish edi. - plastmassalarning kimyoviy "qurilishi" uchun "g'ishtlar". Katalitik jarayonlardan sanoatda foydalanishning uchinchi to'lqini 1930-yillarga borib taqaladi va neftni qayta ishlash bilan bog'liq. Ko'p o'tmay, bu ishlab chiqarish hajmi bo'yicha barcha boshqalarni ortda qoldirdi. Neftni qayta ishlash bir qancha katalitik jarayonlardan iborat:
yorilish,
isloh qilish,
gidrosulfonatsiya,
Gidrokreking,
Izomerizatsiya,
Polimerizatsiya
Alkillanish.
Va nihoyat, to'rtinchi to'lqin katalizdan foydalanishda atrof-muhitni muhofaza qilish bilan bog'liq. Bu sohadagi eng mashhur yutuq avtomobil chiqindi gazlari uchun katalitik konvertorni yaratish. 1975 yildan beri avtomobillarga o'rnatilgan katalitik konvertorlar o'ynadi katta rol havo sifatini yaxshilashda va shu tariqa ko'plab odamlarning hayotini saqlab qolishda.
Kataliz va tegishli sohalardagi ish uchun o'nga yaqin mukofotlar berildi. Nobel mukofotlari. Katalitik jarayonlarning amaliy ahamiyati ulushidan dalolat beradi azot, sanoatda ishlab chiqarilgan azot o'z ichiga olgan birikmalarning bir qismi bo'lib, oziq-ovqat mahsulotlariga kiritilgan barcha azotning taxminan yarmini tashkil qiladi. Tabiiy ravishda hosil bo'ladigan azotli birikmalar miqdori cheklangan, shuning uchun oziq-ovqat oqsilining ishlab chiqarilishi o'g'itlar orqali tuproqqa qo'shiladigan azot miqdoriga bog'liq. Busiz insoniyatning yarmini boqish mumkin emas edi sintetik ammiak, bu deyarli faqat katalitik yordamida olinadi Xabar-Bosch jarayoni. Katalizatorlarni qo'llash doirasi doimiy ravishda kengayib bormoqda. Bu ham muhim kataliz avval ishlab chiqilgan texnologiyalar samaradorligini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Bunga misol sifatida foydalanish orqali katalitik krekingni yaxshilash mumkin zeolitlar.
Gidrogenatsiya. Ko'p sonli katalitik reaktsiyalar vodorod atomi va boshqa ba'zi molekulalarning faollashishi bilan bog'liq bo'lib, ularning kimyoviy o'zaro ta'siriga olib keladi. Bu jarayon gidrogenatsiya deb ataladi va neftni qayta ishlash va ko'mirdan suyuq yoqilg'i ishlab chiqarishning ko'p bosqichlarini tashkil etadi ( Bergius jarayoni). Ko'mirdan aviatsiya benzini va motor yoqilg'isi ishlab chiqarish Germaniyada Ikkinchi Jahon urushi paytida rivojlangan, chunki bu mamlakatda yo'q edi. neft konlari. Bergius jarayoni vodorodni to'g'ridan-to'g'ri ko'mirga qo'shishni o'z ichiga oladi. Ko'mir vodorod ishtirokida bosim ostida qizdirilib, suyuq mahsulot olinadi, keyinchalik u aviatsiya benzini va motor yoqilg'isiga aylanadi. Katalizator sifatida temir oksidi, shuningdek qalay va molibden asosidagi katalizatorlar ishlatiladi. Urush paytida Germaniyadagi 12 ta zavod Bergius texnologiyasidan foydalangan holda kuniga taxminan 1400 tonna suyuq yoqilg'i ishlab chiqardi. Boshqa jarayoni, Fisher-Tropsh, ikki bosqichdan iborat. Birinchidan, ko'mir gazlangan, ya'ni. Ular suv bug'i va kislorod bilan reaksiyaga kirishib, vodorod va uglerod oksidi aralashmasini oladi. Bu aralash temir yoki kobaltni o'z ichiga olgan katalizatorlar yordamida suyuq yoqilg'iga aylanadi. Urush tugashi bilan Germaniyada ko'mirdan sintetik yoqilg'i ishlab chiqarish to'xtatildi. 1973-1974 yillardagi neft embargosidan keyin neft narxining ko'tarilishi natijasida ko'mirdan benzin ishlab chiqarishning iqtisodiy jihatdan foydali usulini ishlab chiqish bo'yicha kuchli harakatlar amalga oshirildi. Shunday qilib, ko'mirni to'g'ridan-to'g'ri suyultirish ikki bosqichli jarayon yordamida samaraliroq amalga oshirilishi mumkin, bunda ko'mir avval alyuminiy-kobalt-molibden katalizatori bilan nisbatan past haroratda, keyin esa yuqori haroratda aloqa qiladi. Bunday sintetik benzinning narxi neftdan olinganidan yuqori.
Ammiak. Kimyoviy nuqtai nazardan eng oddiy gidrogenlash jarayonlaridan biri vodorod va azotdan ammiakni sintez qilishdir. Azot juda inert moddadir. Uning molekulasidagi N-N aloqasini uzish uchun taxminan 200 kkal/mol energiya talab qilinadi. Shu bilan birga, azot atom holatida temir katalizatorining yuzasiga bog'lanadi va bu faqat 20 kkal / mol talab qiladi. Vodorod temir bilan yanada oson bog'lanadi. Ammiak sintezi quyidagicha davom etadi:
Bu misol ko'rsatadi katalizatorning ham oldinga, ham teskari reaktsiyalarni teng tezlashtirish qobiliyati, ya'ni. haqiqat bu katalizator kimyoviy reaksiyaning muvozanat holatini o'zgartirmaydi.
O'simlik yog'ini gidrogenlash. Amaliy nuqtai nazardan eng muhim gidrogenlash reaktsiyalaridan biri o'simlik moylarini margarin, osh yog'i va boshqa oziq-ovqat mahsulotlariga to'liq gidrogenlashtirilmasligidir. Oʻsimlik moylari soya, paxta chigiti va boshqa ekinlardan olinadi. Ular tarkibida efirlar, ya'ni turli darajadagi to'yinmaganlik darajasiga ega yog' kislotalarining triglitseridlari mavjud. Oleyk kislota CH 3 (CH 2) 7 CH=CH(CH 2) 7 COOH bitta C=C qo'sh bog'ga ega, linoleik kislota ikkita va linolenik kislota uchta. Ushbu bog'lanishni buzish uchun vodorod qo'shilishi yog'larning oksidlanishini (achchiqlanishni) oldini oladi. Bu ularning erish nuqtasini oshiradi. Olingan mahsulotlarning ko'pchiligining qattiqligi gidrogenlanish darajasiga bog'liq. Gidrogenlash substratga yotqizilgan mayda nikel kukuni yoki nikel ishtirokida amalga oshiriladi. Raney katalizatori yuqori darajada tozalangan vodorod atmosferasida.
Dehidrogenatsiya. Dehidrogenlash ham sanoatda muhim katalitik reaktsiya hisoblanadi, garchi uni qo'llash ko'lami beqiyos kichikroq. Uning yordami bilan, masalan, muhim monomer bo'lgan stirol olinadi. Buning uchun etilbenzol temir oksidi bo'lgan katalizator ishtirokida gidrogenlanadi; Reaksiyani kaliy va qandaydir struktura stabilizatori ham osonlashtiradi. IN sanoat miqyosi propan, butan va boshqa alkanlarni dehidrogenatsiya qilish. Butanni xrom-alyuminiy oksidi katalizatori ishtirokida gidrogenlashda butenlar va butadienlar hosil bo'ladi.
Kislota katalizi. Katalizatorlarning katta sinfining katalitik faolligi ularning kislotali xossalari bilan belgilanadi. Ga binoan I. Bronsted va T. Louri, kislota - bu protonni berishi mumkin bo'lgan birikma. Kuchli kislotalar o'zlarining protonlarini asoslarga osongina beradilar. Kislotalik tushunchasi olingan yanada rivojlantirish ishlarda G. Lyuis, kim kislotani donor moddadan elektron juftini qabul qilish qobiliyatiga ega bo'lgan modda sifatida aniqlagan, bu elektron juftlikning umumiyligi tufayli kovalent bog'lanish hosil bo'lishi.
Bu g'oyalar, karbeniy ionlarini hosil qiluvchi reaktsiyalar haqidagi g'oyalar bilan birgalikda tushunishga yordam berdi turli katalitik reaksiyalar mexanizmi, ayniqsa uglevodorodlar bilan bog'liq. Kislota kuchini proton qo'shganda rangini o'zgartiradigan asoslar to'plami yordamida aniqlash mumkin. Ma'lum bo'lishicha, ba'zi sanoat muhim katalizatorlar o'zini juda kuchli kislotalar kabi tutadi. Bularga katalizator kiradi Fridel - Hunarmandchilik jarayoni, masalan, HCl–AlCl 2 O 3 (yoki HAlCl 4) va aluminosilikatlar. Kislota kuchi- bu juda muhim xususiyat, chunki kislota katalizlash jarayonining asosiy bosqichi bo'lgan protonatsiya tezligi unga bog'liq. Yog 'krekingida ishlatiladigan aluminosilikatlar kabi katalizatorlarning faolligi ularning yuzasida Bronsted va Lyuis kislotalarining mavjudligi bilan aniqlanadi. Ularning tuzilishi silika (kremniy dioksidi) tuzilishiga o'xshaydi, unda Si 4+ atomlarining bir qismi Al 3+ atomlari bilan almashtiriladi. Bu holda paydo bo'ladigan ortiqcha manfiy zaryad tegishli kationlar tomonidan zararsizlantirilishi mumkin. Agar kationlar proton bo'lsa, aluminosilikat o'zini shunday tutadi Bronsted kislotasi:
Kislota katalizatorlarining faolligi belgilanadi uglevodorodlar bilan reaksiyaga kirishib, oraliq mahsulot sifatida karbeniy ionini hosil qilish qobiliyati. Alkilkarbeniy ionlari uchta alkil guruhi va/yoki vodorod atomlari bilan bog'langan musbat zaryadlangan uglerod atomini o'z ichiga oladi. Ular organik birikmalar ishtirokidagi ko'plab reaksiyalarda hosil bo'lgan oraliq moddalar sifatida muhim rol o'ynaydi. Kislota katalizatorlarining ta'sir qilish mexanizmi HCl-AlCl 3 yoki Pt-Cl-Al 2 O 3 ishtirokida n-butanning izobutanga izomerlanish reaktsiyasi misolida ko'rsatilishi mumkin. Birinchidan, oz miqdorda olefin C4H8 kislota katalizatorining musbat zaryadlangan vodorod ioniga biriktirilib, uchinchi darajali karbeniy ionini hosil qiladi. Keyin manfiy zaryadlangan gidrid ioni H - n-butandan bo'linib, izobutan va ikkilamchi butilkarbeniy ionini hosil qiladi. Ikkinchisi, qayta tashkil etish natijasida, uchinchi darajali karbeniy ioniga aylanadi. Ushbu zanjir keyingi n-butan molekulasidan gidrid ionini yo'q qilish bilan davom etishi mumkin va hokazo:
Uchinchi darajali karbeniy ionlari birlamchi yoki ikkilamchi ionlarga qaraganda barqarorroq ekanligi muhimdir. Natijada, ular asosan katalizator yuzasida mavjud va shuning uchun butan izomerizatsiyasining asosiy mahsuloti izobutan hisoblanadi. Kislota katalizatorlari neftni qayta ishlashda keng qoʻllaniladi - uglevodorodlarni krekinglash, alkillash, polimerlash va izomerlash (yana q. NEFT KIMYOSI VA NEFTNI KAYTALASH USULLARI).
Oʻrnatilgan karbeniy ionlarining ta'sir mexanizmi, bu jarayonlarda katalizatorlar rolini o'ynaydi. Bunda ular turli reaksiyalarda, jumladan, katta molekulalarning boʻlinishi natijasida kichik molekulalarning hosil boʻlishi, molekulalarning qoʻshilishi (olefindan olefinga yoki olefinning izoparafinga), izomerlanish yoʻli bilan strukturaviy oʻzgarishi, parafinlar va aromatik moddalar hosil boʻlishida ishtirok etadi. vodorod o'tkazish yo'li bilan uglevodorodlar. Sanoatda kislotali katalizning eng so'nggi qo'llanilishidan biri izobutilen yoki izoamilenga spirt qo'shish orqali qo'rg'oshinli yoqilg'i ishlab chiqarishdir. Benzinga kislorodli birikmalar qo'shilishi chiqindi gazlardagi uglerod oksidi kontsentratsiyasini kamaytiradi. Oktanli aralashtirish soni 109 bo'lgan metil tert-butil efir (MTBE) shuningdek, avtomobil dvigatelini boshqarish uchun zarur bo'lgan yuqori oktanli yoqilg'ini olish imkonini beradi. yuqori daraja tetraetil qo'rg'oshinni benzinga kiritmasdan siqish. Shuningdek, 102 va 111 oktanli yoqilg‘i ishlab chiqarish yo‘lga qo‘yildi.
Asosiy kataliz. Katalizator faolligi belgilanadi ularning asosiy xususiyatlari. Uzoq vaqt oldin va yaxshi mashhur misol Bunday katalizatorlar natriy gidroksidi, sovun ishlab chiqarish uchun yog'larni gidrolizlash yoki sovunlash uchun ishlatiladi va eng so'nggi misollardan biri poliuretan plastmassalari va ko'piklarni ishlab chiqarishda ishlatiladigan katalizatorlardir. Uretan spirtning izosiyanat bilan reaksiyasidan hosil boʻladi va bu reaksiya asosiy aminlar ishtirokida tezlashadi. Reaksiya jarayonida izosiyanat molekulasidagi uglerod atomiga asos birikadi, buning natijasida azot atomida manfiy zaryad paydo bo`ladi va uning spirtga nisbatan faolligi ortadi. Trietilendiamin ayniqsa samarali katalizator hisoblanadi. Poliuretan plastmassalar diizosiyanatlarni poliollar (polialkogollar) bilan reaksiyaga kiritish orqali ishlab chiqariladi. Izosiyanat suv bilan reaksiyaga kirishganda, avval hosil bo'lgan uretan parchalanib, CO 2 ni chiqaradi. Polialkogollar va suv aralashmasi diizosiyanatlar bilan o'zaro ta'sirlashganda, hosil bo'lgan poliuretan ko'pik CO 2 gazi bilan ko'piklanadi.
Ikki ta'sirli katalizatorlar. Bu katalizatorlar ikki turdagi reaksiyalarni tezlashtiradi va har birida faqat bitta turdagi katalizator bo‘lgan ikkita reaktor orqali reaktivlarni ketma-ket o‘tkazishdan ko‘ra yaxshiroq natijalar beradi. Buning sababi shundaki ikki tomonlama katalizatorning faol joylari bir-biriga juda yaqin, va ularning birida hosil bo'lgan oraliq mahsulot ikkinchisida darhol yakuniy mahsulotga aylanadi. Vodorodni faollashtiruvchi katalizatorni uglevodorodlarning izomerlanishiga yordam beruvchi katalizator bilan birlashtirish orqali yaxshi natijaga erishiladi. Vodorodni faollashtirish Ba'zi metallar uglevodorodlarning kislotalar bilan izomerlanishini amalga oshiradi. Naftani benzinga aylantirish uchun neftni qayta ishlashda qo'llaniladigan samarali ikki ta'sirli katalizator hisoblanadi. kislotali alumina ustida qo'llab-quvvatlanadigan nozik bo'lingan platina. kabi nafta komponentlarini konvertatsiya qilish metilsiklopentan (MCP), benzolga kirib, benzinning oktan sonini oshiradi. Boshida MCP katalizatorning platina qismida bir xil uglerod skeleti bo'lgan olefinga dehidrogenlashadi; keyin olefin katalizatorning kislotali qismiga o'tadi va u erda siklogeksenga izomerlanadi. Ikkinchisi platina qismiga o'tadi va benzol va vodorodga suvsizlanadi. Ikki tomonlama katalizatorlar neft islohotini sezilarli darajada tezlashtiradi. Ular oddiy parafinlarni izoparafinlarga izomerlash uchun ishlatiladi. Ikkinchisi, benzin fraktsiyalari bilan bir xil haroratlarda qaynatiladi, chunki ular to'g'ri uglevodorodlarga nisbatan yuqori oktan soniga ega. Bundan tashqari, n-butanning izobutanga aylanishi MTBE ishlab chiqarishni osonlashtiradigan dehidrogenatsiya bilan birga keladi.
Stereospesifik polimerizatsiya. Kataliz tarixidagi muhim bosqich a-olefinlarning stereoregular polimerlarni hosil qilish uchun katalitik polimerlanishining kashf etilishi edi. Stereospesifik polimerizatsiya katalizatorlari K. Zigler tomonidan olingan polimerlarning noodatiy xususiyatlarini tushuntirishga harakat qilganda kashf etilgan. Boshqa kimyogar J.Natta Ziegler polimerlarining o‘ziga xosligi ularning stereoregularligi bilan belgilanadi, degan fikrni ilgari surdi. Rentgen nurlari diffraktsiyasi tajribalari shuni ko'rsatdiki, Ziegler katalizatorlari ishtirokida propilendan tayyorlangan polimerlar yuqori kristalli va haqiqatan ham stereoregular tuzilishga ega. Bunday tartiblangan tuzilmalarni tavsiflash uchun Natta "izotaktik" va "sindiotaktik" atamalarini kiritdi. Buyurtma bo'lmagan hollarda "ataktik" atamasi qo'llaniladi:
Sirtda stereospesifik reaktsiya paydo bo'ladi toʻliq oksidlanmagan holatda boʻlgan IVA-VIII guruhidagi oʻtish metallarini (Ti, V, Cr, Zr kabi) oʻz ichiga olgan qattiq katalizatorlar va metall bilan bogʻlangan uglerod yoki vodorod boʻlgan har qanday birikma. I-III guruhlar. Bunday katalizatorning klassik misoli geptandagi TiCl 4 va Al(C 2 H 5) 3 ning oʻzaro taʼsirida hosil boʻlgan choʻkma boʻlib, bunda titan uch valentli holatga qaytariladi. Bu juda faol tizim propilenning normal harorat va bosimlarda polimerizatsiyasini katalizlaydi.
Katalitik oksidlanish. Oksidlanish jarayonlari kimyosini boshqarish uchun katalizatorlardan foydalanish katta ilmiy va amaliy ahamiyatga ega. Ba'zi hollarda oksidlanish to'liq bo'lishi kerak, masalan, avtomobil chiqindi gazlarida CO va uglevodorod ifloslantiruvchi moddalarni zararsizlantirishda. Biroq, ko'pincha oksidlanish to'liq bo'lmasligi kerak, masalan, uglevodorodlarni -CHO, -COOH, -C-CO, -CN kabi funktsional guruhlarni o'z ichiga olgan qimmatli oraliq mahsulotlarga aylantirish uchun ko'plab keng qo'llaniladigan sanoat jarayonlarida. Bunda ham bir jinsli, ham geterogen katalizatorlardan foydalaniladi. Bir hil katalizatorga para-ksilenni tereftalik kislotaga oksidlash uchun ishlatiladigan o'tish metall kompleksi misol bo'ladi, uning efirlari poliester tolalarini ishlab chiqarish uchun asos bo'ladi.
Geterogen oksidlanish katalizatorlari. Bu katalizatorlar odatda murakkab qattiq oksidlardir. Katalitik oksidlanish ikki bosqichda sodir bo'ladi. Birinchidan, oksiddagi kislorod oksid yuzasida adsorbsiyalangan uglevodorod molekulasi tomonidan ushlanadi. Bunda uglevodorod oksidlanadi, oksid esa kamayadi. Qaytarilgan oksid kislorod bilan reaksiyaga kirishadi va asl holatiga qaytadi. Vanadiy katalizatori yordamida naftalin yoki butanning toʻliq oksidlanishi natijasida ftalik angidrid olinadi.
Metanni degidrodimerizatsiya qilish orqali etilen olish. Degidrodimerizatsiya yo'li bilan etilen sintezi tabiiy gazni osonroq ko'chiriladigan uglevodorodlarga aylantiradi. Reaktsiya
2CH 4 + 2O 2 → C 2 H 4 + 2H 2 O
turli katalizatorlar yordamida 850 ° C da amalga oshiriladi; eng yaxshi natijalar Li-MgO katalizatori yordamida olingan. Taxminlarga ko'ra, reaktsiya metan molekulasidan vodorod atomini ajratib olish yo'li bilan metil radikalini hosil qilish orqali davom etadi. Yo'q qilish to'liq kamaytirilgan kislorod bilan amalga oshiriladi, masalan, O 2 2-. Gaz fazasidagi metil radikallari rekombinatsiyalanib, etan molekulasini hosil qiladi va keyinchalik dehidrogenlash jarayonida etilenga aylanadi. To'liq bo'lmagan oksidlanishning yana bir misoli kumush yoki temir-molibden katalizatori ishtirokida metanolning formaldegidga aylanishidir.
Zeolitlar. Zeolitlarni tashkil qiladi heterojen katalizatorlarning maxsus sinfi. Bu tartiblangan chuqurchalar tuzilishiga ega bo'lgan aluminosilikatlar bo'lib, ularning hujayra hajmi ko'plab organik molekulalarning o'lchamlari bilan taqqoslanadi. Ular ham deyiladi molekulyar elaklar. Seolitlar katta qiziqish uyg'otadi, ularning g'ovaklari 8-12 kislorod ionlaridan tashkil topgan halqalardan hosil bo'ladi (2-rasm). Ba'zan metanolni benzin fraktsiyasi uglevodorodlariga yuqori o'ziga xos konversiyalash uchun ishlatiladigan ZSM-5 zeolitidagi kabi (3-rasm) teshiklar bir-birining ustiga chiqadi. Benzin tarkibida sezilarli miqdorda aromatik uglevodorodlar mavjud va shuning uchun yuqori oktan soniga ega. Masalan, Yangi Zelandiyada iste'mol qilinadigan benzinning uchdan bir qismi ushbu texnologiya yordamida ishlab chiqariladi. Metanol import qilingan metandan ishlab chiqariladi.
2-rasm - Katta va kichik teshiklari bo'lgan zeolitlarning tuzilishi.
3-rasm - Zeolit ZSM-5. Tuzilmani kesishuvchi quvurlar ko'rinishidagi sxematik tasviri.
Y-zeolitlar guruhini tashkil etuvchi katalizatorlar, birinchi navbatda, ularning g'ayrioddiy kislotali xususiyatlari tufayli katalitik kreking samaradorligini sezilarli darajada oshiradi. Aluminosilikatlarni zeolitlar bilan almashtirish benzin unumini 20% dan ortiq oshirish imkonini beradi. Bundan tashqari, zeolitlar reaksiyaga kirishuvchi molekulalarning o'lchamiga nisbatan selektivlikka ega. Ularning selektivligi faqat ma'lum o'lcham va shakldagi molekulalar o'tishi mumkin bo'lgan teshiklarning kattaligi bilan belgilanadi. Bu boshlang'ich materiallarga ham, reaktsiya mahsulotlariga ham tegishli. Masalan, sterik cheklovlar tufayli para-ksilen kattaroq orto va meta-izomerlarga qaraganda osonroq hosil bo'ladi. Ikkinchisi o'zlarini zeolitning teshiklarida "qulflangan" deb topadi (4-rasm).
4-rasm - (a) va mahsulotlar (b) ga nisbatan zeolitlarning selektivligini tushuntiruvchi sxema.
Tseolitlardan foydalanish ba'zi sanoat texnologiyalarini inqilob qildi - dewaxing gazoyli va mashina moyi, aromatik birikmalarni alkillash, ksilenni izomerlash, toluolni disproporsiyalash va neftni katalitik krekinglash yoʻli bilan plastmassalar olish uchun kimyoviy oraliq mahsulotlar olish. Bu yerda ZSM-5 zeoliti ayniqsa samarali.
Neft mahsulotlarini dewakslash- neft mahsulotlaridan (dizel yoqilg'isi, moylar) kerosin va seresin olish, buning natijasida ularning sifati yaxshilanadi, xususan, quyilish nuqtasi pasayadi.
Parafin(Nemis Parafin, lotincha Parum - oz va affinis - bog'liq), to'yingan uglevodorodlar C 18 -C 35 aralashmasi, asosan. iskala bilan oddiy tuzilish. m 300-400; t pl bilan rangsiz kristallar. = 45-65 o S, zichligi 0,880-0,915 g / sm 3 (15 o S).
Ceresin(lotin tilidan cera - mum), ozokeritni tozalashdan keyin olingan qattiq uglevodorodlar (asosan alkilsiklanlar va alkanlar) aralashmasi. Zichligi, rangi (oqdan jigarranggacha), erish nuqtasi (65-88 ° C) va yopishqoqligi jihatidan seresin mumga o'xshaydi.
Katalizatorlar va atrof-muhitni muhofaza qilish. Havoning ifloslanishini kamaytirish uchun katalizatorlardan foydalanish 1940-yillarning oxirida boshlangan. 1952 yilda A.Xeygen-Smit chiqindi gazlar tarkibidagi uglevodorodlar va azot oksidlari nurda reaksiyaga kirishib, oksidlovchi moddalarni (xususan, ozon) hosil qilishini aniqladi, bu esa ko‘zni tirnash xususiyati va boshqa kiruvchi ta’sirlarni keltirib chiqaradi. Taxminan bir vaqtning o'zida, Yu Houdry CO va uglevodorodlarni CO 2 va H 2 O ga oksidlash orqali chiqindi gazlarni katalitik tozalash usulini ishlab chiqdi. 1970 yilda Toza havo deklaratsiyasi (1977 yilda tozalangan, 1990 yilda kengaytirilgan), unga ko'ra, 1975 yilgi modellardan boshlab barcha yangi avtomobillar katalitik egzoz konvertorlari bilan jihozlangan bo'lishi kerak. Egzoz gazlarining tarkibi uchun standartlar o'rnatildi. Benzin zaharli katalizatorlarga qo'rg'oshin birikmalari qo'shilganligi sababli, bosqichma-bosqich bekor qilish dasturi qabul qilingan. Azot oksidi miqdorini kamaytirish zarurligiga ham e'tibor qaratildi. Katalizatorlar maxsus avtomobil neytralizatorlari uchun yaratilgan bo'lib, unda faol komponentlar ko'plab chuqurchalar tuzilishiga ega bo'lgan keramik substratga qo'llaniladi, ularning hujayralari orqali chiqindi gazlar o'tadi. Substrat Al2O3 kabi yupqa metall oksidi qatlami bilan qoplangan, uning ustiga katalizator - platina, palladiy yoki rodyum qo'llaniladi. Issiqlik elektr stantsiyalarida tabiiy yoqilg'ining yonishi natijasida hosil bo'lgan azot oksidlarining tarkibini tutun gazlariga oz miqdorda ammiak qo'shib, ularni titanium vanadiy katalizatoridan o'tkazish orqali kamaytirish mumkin.
Fermentlar. Fermentlar tirik hujayradagi biokimyoviy jarayonlarni tartibga soluvchi tabiiy katalizatorlardir. Ular energiya almashinuvi jarayonlarida, ozuqa moddalarining parchalanishi va biosintez reaktsiyalarida ishtirok etadilar. Ularsiz ko'plab murakkab organik reaktsiyalar sodir bo'lmaydi. Fermentlar oddiy harorat va bosimlarda ishlaydi, juda yuqori selektivlikka ega va reaktsiya tezligini sakkiz darajaga oshirishga qodir. Ushbu afzalliklarga qaramay, ma'lum bo'lgan 15 000 fermentdan faqat 20 tasi keng miqyosda qo'llaniladi. Inson ming yillar davomida fermentlardan non pishirish, spirtli ichimliklar, pishloq va sirka ishlab chiqarish uchun foydalangan. Endi fermentlar sanoatda ham qo'llaniladi: shakarni qayta ishlashda, sintetik antibiotiklar, aminokislotalar va oqsillarni ishlab chiqarishda. Yuvish vositalariga gidroliz jarayonlarini tezlashtiradigan proteolitik fermentlar qo'shiladi. Clostridium acetobutylicum bakteriyasi yordamida X.Vayzman kraxmalning aseton va butil spirtiga fermentativ aylanishini amalga oshirdi. Aseton ishlab chiqarishning bu usuli Birinchi jahon urushi davrida Angliyada keng qo'llanilgan va Ikkinchi jahon urushi davrida SSSRda butadien kauchuk ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Penitsillin, shuningdek, streptomitsin va B12 vitamini sintezi uchun mikroorganizmlar tomonidan ishlab chiqarilgan fermentlardan foydalanish juda muhim rol o'ynadi. Enzimatik jarayonlar natijasida hosil bo'lgan etil spirti avtomobil yoqilg'isi sifatida keng qo'llaniladi. Braziliyada taxminan 10 million avtomobilning uchdan biridan ko'prog'i shakarqamishdan olingan 96% etil spirtida, qolgan qismi esa benzin va benzin aralashmasida ishlaydi. etil spirti(20%). Benzin va spirt aralashmasi bo'lgan yoqilg'i ishlab chiqarish texnologiyasi AQShda yaxshi rivojlangan. 1987 yilda makkajo'xori donalaridan taxminan 4 milliard litr alkogol olindi, shundan taxminan 3,2 milliard litr yoqilg'i sifatida ishlatilgan. deb atalmish, shuningdek, turli ilovalar topish. immobilizatsiyalangan fermentlar. Bu fermentlar silikagel kabi qattiq tayanch bilan bog'langan bo'lib, uning ustida reagentlar o'tkaziladi. Ushbu usulning afzalligi shundaki, u substratlarning ferment bilan samarali aloqasini, mahsulotlarni ajratishni va fermentning saqlanishini ta'minlaydi. Immobilizatsiyalangan fermentlarning sanoatda qo'llanilishiga misollardan biri D-glyukozaning fruktozaga izomerlanishidir.
Adabiyot
1. Geyts B.K. Katalitik jarayonlar kimyosi. M., 1981 yil
2. Boreskov G.K. Kataliz. Nazariya va amaliyot masalalari. Novosibirsk, 1987 yil
3. Gankin V.Yu., Gankin Yu.V. Katalizning yangi umumiy nazariyasi. L., 1991 yil
4. Tokabe K. Katalizatorlar va katalitik jarayonlar. M., 1993 yil
5. Collier ensiklopediyasi. - Ochiq jamiyat. 2000.
Geterogen katalizatorlar ma'lum talablarga javob berishi kerak katalitik jarayon texnologiyasi , asosiylari quyidagilardan iborat:
1) yuqori katalitik faollik;
2) maqsadli reaktsiyaga nisbatan etarlicha yuqori selektivlik (selektivlik);
3) siqish, zarba va aşınmaya yuqori mexanik kuch;
4) katalizatorning barcha xossalarining butun xizmat muddati davomida etarli darajada barqarorligi va ularni u yoki bu regeneratsiya usuli yordamida tiklash imkoniyati;
5) tayyorlashning qulayligi, katalizatorning barcha xossalarining takrorlanishini ta'minlash;
6) reaktorning gidrodinamik xususiyatlarini aniqlaydigan optimal shakli va geometrik o'lchamlari;
7) kichik iqtisodiy xarajatlar katalizator ishlab chiqarish uchun.
- katalizator faolligi ma'lum katalitik reaksiyaning o'ziga xos tezligi, ya'ni katalizator yoki reaktor hajmi birligi uchun vaqt birligida hosil bo'lgan mahsulot miqdori bilan belgilanadi.
Aksariyat hollarda ma'lum katalizator ishtirokida asosiy reaksiyaga qo'shimcha ravishda bir qator yonma-yon parallel yoki ketma-ket reaksiyalar sodir bo'ladi. Reaksiyaga uchragan boshlang'ich moddalarning maqsadli mahsulotlarni hosil qilish nisbati tavsiflanadi katalizatorning selektivligi . Bu nafaqat katalizatorning tabiatiga, balki katalitik jarayonning parametrlariga ham bog'liq, shuning uchun uni ma'lum reaktsiya sharoitlariga bog'lash kerak. Selektivlik termodinamik muvozanatga ham bog'liq. Neftni qayta ishlashda selektivlik ba'zan shartli ravishda maqsadli va qo'shimcha mahsulotlar, masalan, benzin / gaz, benzin / koks yoki benzin / gaz + koksning rentabelligi nisbati sifatida ifodalanadi.
- Barqarorlik katalizator sifatining eng muhim ko'rsatkichlaridan biri bo'lib, uning vaqt o'tishi bilan faolligini saqlab turish qobiliyatini tavsiflaydi. Uskunalar ishlashining barqarorligi, ularni kapital ta'mirlash oralig'ining davomiyligi, texnologik loyihalash, katalizator sarfi, moddiy-iqtisodiy xarajatlar, ekologik muammolar va jarayonning texnik-iqtisodiy ko'rsatkichlari va boshqalar bunga bog'liq.
Uzoq muddatli ishlash jarayonida katalizatorlar ma'lum intensivlikda fizik va kimyoviy o'zgarishlarga uchraydi, bu ularning katalitik faolligini (ba'zan selektivlik) pasayishiga yoki yo'qolishiga olib keladi, ya'ni katalizatorlar fizik va kimyoviy deaktivatsiyaga uchraydi.
- katalizatorni fizik deaktivatsiya (sinterlash). yuqori harorat (ba'zi katalitik jarayonlarda) va suv bug'lari ta'sirida va uni tashish va aylanish jarayonida yuzaga keladi. Ushbu jarayon katalizator tashuvchisi (matritsa) va faol komponentning o'ziga xos sirt maydonining pasayishi bilan birga keladi (qayta kristallanish natijasida - yotqizilgan metallning disperslikni yo'qotish bilan birlashishi).
- katalizatorning kimyoviy deaktivatsiyasi tomonidan belgilanadi:
1) uning faol markazlarini zahar deb ataladigan xom ashyo tarkibidagi ma'lum aralashmalar bilan zaharlanishi (masalan, alyuminiy-platina reforming katalizatorlari holatida oltingugurt birikmalari);
2) uning faol markazlarini uglerod konlari (koks) yoki neft xom ashyosi tarkibidagi metallorganik birikmalar bilan blokirovka qilish.
Katalizatorning regeneratsiyasidan keyin katalitik faollik tiklangan yoki tiklanmaganligiga qarab, mos ravishda qaytariladigan va qaytarilmaydigan deaktivatsiya ajratiladi. Biroq, teskari o'chirilgan taqdirda ham, katalizator oxir-oqibat qariydi va reaktordan olib tashlanishi kerak.
Geterogen katalizatorlar alohida moddalar shaklida kamdan-kam qo'llaniladi va qoida tariqasida, modifikatorlar deb ataladigan tashuvchi va turli qo'shimchalarni o'z ichiga oladi. Ularni joriy etish maqsadlari har xil:
Katalizator faolligini oshirish (promotorlar),
Uning selektivligi va barqarorligini oshirish,
Mexanik va strukturaviy xususiyatlarni yaxshilash.
Yorilish jarayonida asosan alyuminiy va kremniyni o'z ichiga olgan ikki turdagi katalizatorlar qo'llaniladi. Ulardan biri alyuminiy tarkibidagi Al2O9 15-30% bo'lgan silikon va alyuminiyning sun'iy birikmalari bilan ifodalanadi. Rokvemor va Striklend neftni krekingdan olingan fraksiyalarning tarkibi katalizatorlardagi Al2O3 miqdoriga qarab o‘zgarishi mumkinligini ko‘rsatdi. Boshqa turdagi katalizator ma'lum gillardan olinadi; bunday katalizatorlarda Al2O3 miqdori ham o'zgaruvchan. Suyuq va donador katalizatorlar ham sintetik, ham tabiiy gillardan olinadi. Milliken va boshqalarning ma'lumotlariga ko'ra, 1952 yilda loy katalizatori ishlab chiqarish barcha katalizatorlar ishlab chiqarishning taxminan 40% ni tashkil etdi.
Katalizatorlar uchun sanoat talablari faqat nuqtai nazardan tavsiflanishi mumkin umumiy kontur, chunki har bir alohida ishlab chiqarishda ular xom ashyoning tabiatiga, fraksiyalash mahsulotlarining zarur tarkibiga va ishlab chiqarish xususiyatlari ishlov berish birligi. Katalizator neftni qayta ishlashning ma'lum darajasini va qoniqarli tarkibdagi mahsulotlarni ishlab chiqarishni ta'minlashi kerak, ya'ni katalizator tegishli miqdorda yuqori sifatli benzin, ba'zi gazlar, ayniqsa qaytarilish jarayonlarida yoki kimyoda foydalanish uchun eng mos bo'lgan gazlarni ta'minlashi kerak. iloji boricha kamroq koks. Odatda, yorilish paytida, eng yuqori oktanli benzinni olish maqsadga muvofiqdir. Biroq, ba'zida benzinning rentabelligi ma'lum bir qiymatdan oshmasligi kerak, chunki aks holda ma'lum bir qayta ishlash zavodi bilan bog'liq ishlab chiqarish qiyinchiliklari paydo bo'lishi mumkin. Ushbu turdagi iqtisodiy omillar va bozor narxlari sharoitlari zarur gaz tarkibi va rentabelligini aniqlashi mumkin.
Katalizatorlar aşınmaya qarshi turish uchun yuqori qattiqlikka ega bo'lishi kerak ishlab chiqarish jarayoni, va jarayonda uchraydigan harorat va bug 'bosimidagi barqarorlik, shuning uchun ularning katalitik faolligi kunlar yoki oylar davomida saqlanib qoladi. Bundan tashqari, katalizatorlar "zaharlanish" ga chidamli bo'lishi kerak, ya'ni xom ashyo oltingugurt bilan ifloslanganda katalitik faolligini saqlab turishi kerak, bu esa katalizator bilan reaksiyaga kirishadi, bu esa uning katalitik faolligining pasayishiga va miqdoriy o'zgarishiga olib keladi. kreking mahsulotlarining tarkibi.
Yuqoridagilardan ko'rinib turibdiki, katalizatorning sifatiga umumiy baho berish juda qiyin. Qiyosiy jihatdan bir qator bor oddiy usullar katalizator sifatini bevosita baholash [masalan, katalitik faollikni aniqlash (kat. A. testlari)]; ammo bunday katalizatorlarga qiziqqan har bir laboratoriya odatda ularni o'z metodologiyasidan foydalangan holda baholaydi. Katalizator sifatini to'g'ridan-to'g'ri aniqlash katalizatorning yirik tajriba zavodida yoki zavod sharoitida foydalanish uchun mos yoki mos kelmasligini ko'rsatadi, bu ma'lum bir katalizator sanoatda foydalanish uchun mos yoki yo'qligini aniq aniqlash mumkin bo'lgan yagona usuldir. Shubhasiz, bu loyni katalizator ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida baholash qiyin ish.
Yaqinda Stone va Raze differensial termal tahlildan ba'zi katalizatorlarning sifatini baholash usuli sifatida foydalanish mumkinligini ko'rsatdi; Bu usul suv bug'lari, vodorod va gazsimon organ-azot birikmalarining adsorbsiyasi jarayonida turli haroratlarda katalizatorlarning issiqlik reaksiyalarining intensivligini aniqlashdan iborat.
Biz Rostov-na-Don va Rostov viloyatida har qanday hajmda sanoat katalizatorlarini sotib olamiz.
Katalizatorlar haqida
Katalizator - bu reaktsiyani tezlashtirishga yordam beradigan kimyoviy modda. U turli sohalarda keng qo'llaniladi. Katalizatorning asosiy iste'molchilari neftni qayta ishlash, neft-kimyo va kimyo sanoatidir, ular ekologiya va atrof-muhitni muhofaza qilish sohasida muvaffaqiyatli qo'llaniladi.
Tasniflash
Barcha ishlab chiqarilgan qurilmalar tasniflanadi:
- Kataliz reaktsiyasining turi bo'yicha - kislota-asos, redoks
- Kataliz jarayoni guruhi bo'yicha - ammiak sintezi, neft mahsulotlarini kreking
- Amaldagi faol asosning tabiati bo'yicha - metall, oksid, sulfid, kompleks va boshqalar
- Ishlab chiqarish usuli bilan
Barcha katalizatorlar rangli va qimmatbaho metallardan foydalanadi: platina, alyuminiy, temir, xrom, nikel, vanadiy, kobalt, vismut, kumush, oltin va boshqalar.
Sanoat katalizatorlari ham bir jinsli va geterogendir. Gomogen - reaktiv bilan umumiy fazada. Reaktivlardan ajratilgan o'z fazasini hosil qiluvchi katalizator geterogen deyiladi. Sanoat va boshqa turdagi katalizatorlardan foydalanish orqali tabiatni har qanday ishlab chiqarishda mavjud bo‘lgan zaharli moddalardan qutqaribgina qolmay, balki xom ashyoni ham tejay olamiz.
Sanoat ilovalari
Biz hozir ko'rayotgan sanoatning jadal rivojlanishi yangi kimyoning rivojlanishi va paydo bo'lishisiz mumkin emas edi texnologik jarayonlar. Rivojlanish asosan katalizatorlarning keng qo'llanilishi bilan osonlashadi, ular past navli xom ashyoni yuqori navli mahsulotlarga aylantirishga yordam beradi; Katalizatorni ba'zi metallarni oltinga aylantiradi deb hisoblangan faylasuf toshiga solishtirish mumkin. Ammo faqat katalizatorlar xom ashyoni turli dori-darmonlar, plastmassalar, kimyoviy moddalar, yoqilg'i, foydali va zarur o'g'itlar va boshqa kommunal vositalarga aylantiradi.
Katalizatorlarni qo'llash
Katalizatordan amaliy foydalanish uchun muhim voqea - o'simlik moylarini katalitik gidrogenlash usuli bilan margarin ishlab chiqarishning boshlanishi. Bu birinchi marta 20-asrning boshlarida amalga oshirildi va yigirmanchi yillarda olimlar yangi organik materiallarni olish uchun katalitik usullarni ishlab chiqdilar. Olefinlar, nitrillar, esterlar va kislotalar plastmassa ishlab chiqarish uchun o'ziga xos "qurilish bloklari" ga aylandi.
Sanoat katalizatorlari qo'llanila boshlangan keyingi to'lqin neftni qayta ishlash edi. Ko'p o'tmay, sanoatning ushbu sohasida katalizatorlar endi kerak emas edi, chunki bu qurilmalar jarayonning barcha bosqichlarida qo'llaniladi, masalan:
- Yoriq
- Islohot
- Gidrosulfonatsiya
- Gidrokraking
- Izomerizatsiya
- Polimerizatsiya
- Alkillanish
So'nggi yillarda katalizatorlar atrof-muhitni muhofaza qilishda keng qo'llanila boshlandi. Atrof-muhitni saqlashga yordam beradigan eng mashhur qurilma - bu avtomobillardagi chiqindi gaz katalizatoridir.
Neytralizatorlarni qo'llash sohalari doimiy ravishda kengayib bormoqda, kataliz reaktsiyasi ilgari ishlab chiqilgan texnologiyalarni takomillashtirish imkonini beradi. Masalan, katalitik kreking zeolitlardan foydalanish orqali yaxshilandi.
Gidrogenatsiya
Asosan, katalitik reaktsiyalar vodorod atomining boshqa molekulalar bilan faollashishini o'z ichiga oladi, bu esa kimyoviy o'zaro ta'sirga olib keladi. Bu jarayon gidrogenlash deb ataladi va u neftni qayta ishlashda, shuningdek, ko'mirdan suyuq yoqilg'i olishda ko'p bosqichlarga asos bo'ladi. Urush davrida Germaniyada samolyotlar uchun benzin va ko'mirdan avtomobillar uchun yoqilg'i ishlab chiqarish uchun gidrogenatsiya jarayoni keng qo'llanilgan, chunki Germaniyada neft yo'q.
O'simlik yog'larini gidrogenlash
Katalizatorlar mavjud bo'lgan yana bir foydali xususiyat oziq-ovqat sanoati- bu o'simlik yog'ini margarin, osh yog'i va boshqalarga gidrogenlash. oziq-ovqat mahsulotlari. Bunday holda, katalizator yoki substratga nozik nikel kukuni qo'llaniladi.
Dehidrogenatsiya
Katalizning bu kimyoviy reaktsiyasi gidrogenatsiyaga qaraganda kamroq qo'llaniladi, ammo shunga qaramay, u stirol, propan, butan, butenni olishga yordam beradi.
Kislota katalizi
Ko'pgina katalizatorlarning faolligi ularning kislotali xususiyatlari bilan belgilanadi va bog'liqdir. Kislota sanoat katalizatorlari ko'p hollarda neftni qayta ishlashda parafinlar va aromatik uglevodorodlarni olish uchun ishlatiladi. Katalizatorlardan foydalanishda eng yangi narsa qo'rg'oshinli yoqilg'i, shuningdek, yuqori oktanli benzin turlarini ishlab chiqarishdir.
Aytish kerakki, sanoat katalizatorlarining yagona katalogi hali ham mavjud emas. Hamma narsa tajriba orqali o'tadi. Katalizatorlar quyidagi parametrlarga ko'ra tasniflanadi:
- Kataliz reaksiyasining turi
- Faol moddaning tabiati
- Katalitik jarayonlar guruhi.
Eng keng qamrovli variant uchinchisi, chunki u eng ko'p e'tibor qaratadigan variant zamonaviy sanoat– neft-kimyo, kimyo, neftni qayta ishlash.
Yaratilish tarixi
Katalizatorning birinchi qo'llanilishi katalizator sifatida sulfat kislota yordamida spirtdan etil efir ishlab chiqarish edi, deb ishoniladi. 18-asrda kraxmalni shakarlash uchun kislotaning katalitik ta'siri aniqlandi. Bu yerda katalizator sifatida loy va metallarning ayrim turlari ishlatilgan. Ammo baribir "kataliz" tushunchasi hali mavjud emas edi. Faqat 1834 yilda Mitscherlich "kontakt reaktsiyasi" tushunchasini kiritdi. "Kataliz" nomi bir yil o'tgach - 1835 yilda Berzelius tomonidan taklif qilingan.
Oksidlanish uchun metall platinadan foydalanish 1831 yilda olim Fillips tomonidan patentlangan, ammo bu kataliz usuli bir qator sabablarga ko'ra sanoatda qo'llanilmadi (platina mishyak va gazlar tarkibidagi ba'zi boshqa zaharli moddalar bilan birlashganda faolligini pasaytirdi). Turli gazlarni zaharli moddalardan tozalash usulini ishlab chiqqanimizdan so'ng, birinchi yirik sanoat qurilmalarini yaratish mumkin bo'ldi. U 1897 yilda Rossiyada foydalanishga topshirilgan va 1902 yilda patentlangan. Bugungi kunda eng muhim va yirik korxonalar Turli sohalarda sanoat "mushuklari" dan foydalanadi va har bir jarayon o'ziga xos turdagi katalizatorlardan foydalanadi, bu xususiyatlarning optimal kombinatsiyasiga ega.
Dunyoda ushbu qurilmalarni ishlab chiqarish hajmi yiliga 800 ming tonnadan ortiq. Ba'zi katalizatorlar 6 oydan bir yilgacha xizmat qiladi, boshqalari esa ancha uzoqroq xizmat qiladi - 10-12 yilgacha. Ishlash chegarasiga erishilgandan so'ng, katalizatorni to'g'ri yo'q qilish kerak.
Kompaniyamiz sizga taklif qiladi qulay sharoitlar optimal narxlarda sotish. Biz bilan bog'laning - katalizatorlar nafaqat qimmatbaho metallarni, balki zararli moddalarni ham o'z ichiga olishini unutmang. Qurilmalarni poligonlarga tashlamang, tabiatni saqlab qolish yaxshiroqdir va bunga qo'shimcha ravishda siz hurda uchun yaxshi miqdorda pul olishingiz mumkin.