Состав промышленных контактных масс

Современные промышленные катализаторы большей частью представляют собой многокомпонентные и многофазные системы. Поэтому их часто называют контактными массами. В состав различных контактных масс входят в определенных сочетаниях соединения почти всех элементов. Они могут быть в элементарной форме (металлические катализаторы, активные угли), в виде простых соединений (оксиды, сульфиды, галогениды), в виде сложных соединений (комплексы металлов с органическими лигандами, соединения белковой природы - ферменты).

Сложность состава может быть следствием 3-х причин: промо- тирования (модифицирования); применения в качестве катализаторов

смеси нескольких активных веществ; использования катализаторов на носителях.

Промотированные катализаторы. Промотором (активатором) называют добавку к катализатору небольшого количества другого вещества, которое может само по себе каталитически неактивным в отношении данной реакции, но сильно повышает активность катализатора. Некоторые добавки (промоторы, модификаторы) могут изменять не только активность, но и избирательность контактной массы, влиять на стабильность работы, термическую устойчивость, т.е. модифицировать свойства катализатора в нужную сторону.

Различают несколько видов модификаторов по механизму их действия:

  • - электронные промоторы - механизм их действия сводится к изменению электронных состояний в кристалле катализатора (например, повышение активности медного катализатора введением небольших количеств никеля);
  • - фазовые модификаторы - способствуют образованию или сохранению в катализаторе фазы, обладающей наибольшей активностью (в меднохромовых катализаторах гидрирования, оксид хрома препятствует полному восстановлению СиО в неактивную Си);
  • - структурные модификаторы - стимулируют пористую структуру контакта, которая без модификаторов может быть нарушена вследствие спекания.

Повышение активности катализатора зависит от количества активатора. Существует оптимальная концентрация активатора, соответствующая наивысшей активности катализатора. Избыток активатора может вызвать экранирование собственно катализатора в зернах контактной массы.

Смешанные контактные массы. Отличаются от промотирован- ных тем, что добавки к основному компоненту вводятся в соизмеримых количествах и являются каталитически активными в отношении данной реакции.

Причины, по которым смешанные катализаторы обладают большей активностью и лучшими свойствами, чем однокомпонентные:

  • - компоненты смешанного катализатора в процессе его формирования могут реагировать между собой с образованием нового, более активного соединения (например, железомолибденовый катализатор окисления метанола представляет собой молибдат железаРе2(М04)з, получающийся в результате взаимодействия оксида молибдена и железа;
  • - повышение активности может быть следствием образования твердого раствора одного компонента в другом или их сплава;
  • - повышенная активность смешанных контактов может быть объяснена тем, что каталитическая реакция протекает на границе раздела фаз и на нее влияют различного типа поверхности.

Катализаторы на носителях - наиболее распространенный тип сложных контактных масс. В них активная составляющая наносится на носитель (трегер) - термостойкое, инертное, пористое вещество; он составляет большую часть контактной массы.

Применение носителя увеличивает работающую поверхность катализатора за счет создания пористой структуры катализатора, изменяет прочность катализатора, его термостойкость и теплопроводность, уменьшает стоимость, в некоторых случаях повышает активность катализатора за счет взаимодействия с собственно каталитическим веществом.

При выборе носителей следует учитывать:

  • - химический состав носителя;
  • - пористость структуры носителя;
  • - физические свойства поверхности (температура, теплопроводность);
  • - количество и концентрацию активных веществ, которые могут быть распределены на поверхности носителя;
  • - селективную поверхность носителя.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >