Промышленные катализаторы
Промышленные катализаторы
Катализатором является всякое вещество, которое, не входя в конечные продукты химической реакции, изменяют ее скорость.
В качестве катализаторов используют как чистые вещества, так и в виде соединений (называют контактная масса).
Основные требования к катализаторам:
- высокая активность и селективность по отношению к данной реакции;
- большая химическая устойчивость к катализаторам «ядам»;
- низкая температура зажигания;
- большой температурный интервал работы;
Рекомендуемые материалы
- термическая устойчивость;
- повышенная теплопроводность;
- высокая механическая прочность;
- дешевизна в изготовлении;
Состав контактной массы:
1) каталитически активные вещества (основа катализатора, именно они вступают в химическую реакцию)
2) активаторы
3) носители
Каталитически активные вещества – это основа катализатора, именно они вступают в реакцию обменного взаимодействия с атомами и молекулами удаляемого из газовой смеси компонента (ЗВ).
Это – металлы, оксиды металлов, биметаллические катализаторы более активны, чем по отдельности (состоят из двух металлов).
Активаторы (промоторы) – это вещества, которые повышают активность катализаторов (усиливают), а если по себе не обладают каталитическими свойствами, выбор активатора производят эмпирическим путем.
Носитель – вещество, не обладающее каталитическими свойствами и служащие лишь основанием для нанесения на него катализатора – это инертные пористые тела, обладающие развитой поверхностью (активные угли, селикагели, алюмосиликаты, асбест, пемза, цеолиты и др.).
Основная характеристика: каталитическая активность катализатора (мера ускорения реакции под действием катализатора).
А = Uк /U,
Uк, U – скорости каталитической реакции и этой же реакции, проведенной в отсутствии катализатора.
Могут быть другие формы выражения, каталитической активности
ОКА – каталитическая активность, отнесенная к объему катализатора, кг/(м³·час);
МКА – каталитическая активность, отнесенная к массе катализатора, кг/кг·ч;
УКА – каталитическая активность, отнесенная к удельной поверхности катализатора, кг /м²·час;
Катализаторы в ходе катализа не претерпевают никаких превращений, поэтому могут иметь неограниченный срок службы (известны случаи 20 лет ср. службы). Однако практически активность со временем снижается и его требуется периодически регенерировать или заменять свежим.
Рекомендация для Вас - 21 Антропогенное воздействие на водный бассейн.
Активность катализатора падает в результате механического истирания, перегрева, спекания. Насыщение катализатора различными примесями в результате протекания побочных реакций.
Очень важная характеристика катализатора – устойчивость к действию различных примесей (т.е. к каталитическим ядам).
Под отравляемостью понимают частичную или полную потерю активности катализатора под действием примесей (контактных ядов). Это соединения – S; H2S; CS2; CO; H2O; NO; As; P; Pb; Hg и др. Отравляемость происходит вследствие сорбции катализаторных ядов на поверхности катализаторов и блокирования их активных центров, если вещество удалить с поверхности, то активность катализатора частично или полностью будет восстановлено. Различают обратимую и необратимую отравляемость катализатора. При необратимой отравляемости (постоянной потере активности) восстановление активности можно достичь специальными методами – прокаливания, обработка кислотами, щелочами.
Температура зажигания – минимальная температура, при которой катализатор начинает проявлять свои каталитические свойства. Целесообразно применять катализатор с минимальной температурой зажигания, т.к. при этом снижаются энерго затраты на нагрев сырья, предохраняются катализатор и аппаратура от нагрева.
Термическая устойчивость катализатора – это максимальная температура, при которой катализатор сохраняет свою активность и механическую прочность.
Температурный интервал работы – разность между термической устойчивостью и температурой зажигания катализатора, который должен обладать наибольшим температурным интервалом, т.к. в процессе катализа часто выделяются тепло и температура а зоне реакции может самопроизвольно возрастать и возникнет опасность возгорания, стекания и т.п.
