Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Классификация катализаторов

Катализатор - вещество, которое, участвуя в реакции, изменяет ее скорость, при этом вступает в многочисленные взаимодействия с образованием промежуточных соединений, но в конце каталитического процесса восстанавливает свой состав.

Существуют различные виды классификации катализаторов. Ниже приведена классификация по специфичности действия, составу и способам производства катализаторов.

По специфичности действия (по универсальности) выделяют группы катализаторов:

- индивидуально специфичные - катализаторы, ускоряющие только одну реакцию (в основном это катализаторы именных реакций и ферменты);

Например, натрий (Na) - индивидуально специфичный катализатор в процессе полимеризации бутадиена

а в реакции гидратации ацетилена (реакция Кучерова) - соли ртути (HgS04)

-катализаторы групповой специфичности - катализаторы, ускоряющие группу реакций (реакции окисления, реакции гидрирования и т.д.).

К катализаторам групповой специфичности относится металлический никель (Ni), который ускоряет реакции гидрирования. В качестве примера можно привести следующие реакции:

- восстановление фенола до циклогексана

- восстановление альдегидов до спиртов

- процесс «отверждения» жиров

Хорошим катализатором в реакциях окисления является оксид ванадия (У205):

- окисление бензола до малеинового ангидрида

- окисление нафталина до фталевого ангидрида

  • - универсальные катализаторы - катализаторы, которые могут ускорять разные группы реакций. Примером универсального катализатора может служить платина (Pt), катализирующая разнообразные реакции, в том числе гидрирования и окисления:
  • - гидрирование нитрофенола

- окисление этилового спирта до уксусной кислоты

По составу катализаторы различают:

  • - промотированные,
  • - смешанные,
  • - катализаторы на носителях.

Промотированные (модифицированные) катализаторы - это катализаторы, активированные добавкой, которая каталитически неактивна в отношении реакции, но сильно повышает активность собственно катализатора. Добавка (промотор) берется в небольших количествах. В качестве примера можно привести разложение перекиси водорода в присутствии катализатора Fe203, с добавкой А1203 (2 %). Другой пример - никелевый катализатор, промотированный Mg0#Cr203, который используется при конверсии метана водяным паром.

Смешанные катализаторы от промотированных отличаются тем, что добавка к основному компоненту катализатора является каталитически активной к данной реакции и вводится в соизмеримых количествах. Например, при окислении метанола до формальдегида используется железомолибденовый катализатор, состоящий из оксидов молибдена и железа (соотношение 1,5:1), оксиды реагируют между собой с образованием более активного соединения - молибдата железа.

Катализаторы на носителях - это катализаторы, в которых активная составляющая наносится на пористый инертный носитель (трегер), который в отличие от активаторов, составляет большую часть контактной массы. Например, серебро на угле.

По способу производства выделяют группы катализаторов:

  • - осажденные;
  • - на носителях;
  • - полученные механическим смешением компонентов;
  • - плавленые, получаемые сплавлением; скелетные (один из видов плавленых катализаторов);
  • - природные (глины);
  • - цеолитные;
  • - органические синтетические (ионообменные смолы).

Основные характеристики катализаторов. К основным характеристикам катализаторов относятся:

  • - производительность,
  • - активность,
  • - селективность,
  • - срок службы катализатора.

Производительность катстизатора (П) - количество полученного целевого продукта с единицы массы катализатора за время процесса

где G - количество полученного продукта;

g - масса катализатора;

t - время каталитического процесса.

Активность катализатора пропорциональна производительности и выражается как отношение констант скорости реакции в присутствие (kkt) и отсутствие катализатора (к)

В качестве меры активности используют интенсивность процесса на данном катализаторе, выражаемую количеством продукта (Gn), получаемого за 1 час (т) с единицы объема катализатора (v)

где А - общая активность катализатора.

Количество продукта, получаемое с единицы работающей поверхности катализатора за единицу времени - удельная активность катет изатора

где Syi - удельная поверхность катализатора (м"/м3).

Селективность катализатора (Jkt) - отношение количества целевого продукта к общему количеству исходного вещества, вступившего во все реакции

где GuejI пр - количество целевого продукта;

GIiejl, Gn06 - количество исходного вещества, вступившего

в целевую и побочные реакции.

Вопросы для самоконтроля

  • 1. Дайте определение процесса катализа.
  • 2. Какие вещества называют ингибиторами.
  • 3. Микрогетерогенный катализ.
  • 4. Виды катализаторов по специфичности действия.
  • 5. Виды катализаторов по составу.
  • 6. Активность, селективность катализатора.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>