X тарау 10.1. Катализ процесінің мағынасы. Катализаторлар

236
Алайда, егер термодинамика тұрғысынан қандай да бір реакцияның 
жүруі мүмкін болмаса, онда оны катализаторлар көмегімен де жүзеге 
асыруы мүмкін емес екендігін ұмытпау керек.
Мұнай өңдеу өнеркəсібінде цеолиті бар, алюмосиликатты жəне 
т.б. бірқатар катализаторларды қолданады. Цеолиті бар катализа-
торларды жетілдіру олардың белсенділігін, тұрақтылығын жəне 
селективтілігін көтеру қажеттілігімен байланысты. Катализатордың 
қасиеті түсінігіне белсенділік, тұрақтылық селективтік жəне 
құрылысының кеуектілігі жатады.
Катализатордың талғамдылығы деп
берілген шарттарда жəне 
берілген шикізаттарды құрауыштар үшін термодинамикалық 
тұрғыдан мүмкін болатын, оның бір немесе бірнеше бүтін химиялық 
реакцияларды тездету қабілеттігін айтады.
Катализатордың белсенділігі шикізаттың құрауыштарын соңғы 
өнімге айналдыру жəне белгілі дəрежеде процестің өндірістік 
қабілеттілігін сипаттайды.
Катализаторлардың 
талғамдылығы
бұл – катализатордың 
берілген жағдай мен шикізатқа тəуелді жəне термодинамикалық 
мүмкіншілікте жүретін химиялық реакцияның жылдамдығын 
арттырады. Катализатордың белсенділігі оның өнімділігінде, егер 
катализатор өте белсенді болса, катализ пороцесіне оның аздаған 
мөлшерін қолдануға болады. 
Катализатордың белсенділігі оның беттік əрекетіне байланысты. 
Өндірістік катализаторлардың негізгі компоненті – промоторлар (не-
месе активаторлар). Олар катализаторға белсенділігін, селек 
тив ті-
лігін жəне тұрақтылығын арттыру мақсатында аз мөлшерде (пайыз 
немесе пайыз үлесі) қосылады. Жиірек катализатордың белсенділігі-
нің кемуіне оның құрылысының бұзылуы немесе немесе белсен 
ді 
орталықтардың дезбелсенділігі себеп болып табылады, бұл олар ға 
немесе уақ тесіктеріне кокстектес заттардың бөлінуі нəтижесін де, 
яки шикізаттың құрамында болатын жəне
 каталитикалық улар
деп 
аталатын кейбір қоспалардың əсері салдарынан болады.
Каталитикалық улардың əсері олардың белсенділік орталықтармен 
немесе катализатордың уақ түйіршіктерінің бетімен химиялық 
əсерлесуімен түсіндіріледі. Əртүрлі каталитикалық жүйелер 
үшін өзінің жеке каталитикалық улары сейкес келеді. Риформинг 

237
катализаторлары металды платинамен химиялық өзара əсерлесетін 
күкіртті қосылыстарға сезімтал болады. Одан басқа, олар азоты бар 
қосылыстардың жəне кейбір металдардың (натрий, мышьяк жəне т.б.) 
қатысында өзінің қасиетін тез жоғалтады.
Катализаторлардың регенерациялануы.
Катализаторлардың бел-
сенділігін қайта қалпына келтіру əдісі 
регенерация
деп аталады. Ре-
генерация əдістері алуан түрлі болып келеді. Кокс жəне кокстектес 
заттар бөлшектердің бетінен жəне катализатордың уақ түйіршіктері-
нен ток ауасында күйдіріледі. Бұл процесс реакторда да жəне арнайы 
қондырғы-регенераторда да жүруі мүмкін. Алайда бұл əдісті МӨЗ 
қолданбайды. 
Қатты катализаторлар үлкен бетке ие болуы керек. Фазалар 
қатынасының ауданы көп болған сайын химиялық реакциялардың 
жүру ықтималдығы жоғары келеді. Осыған байланысты барлық 
катализаторлар жоғары уақ түйіршікті заттар болып табылады. Əдетте, 
катализатордың жалпы беті (ішкі жəне сыртқы қосындысы) оның 
массасының бірлігіне жатады жəне салыстырмалы бет деп аталады. 
Уақ түйіршікті заттың түріне жəне уақ түйіршікті құрылыстың 
дамуына байланысты оның салыстырмалы беті 10-нан 1500 м
2
/г дейін 
өзгеруі мүмкін.
АҚШ пен Еуропада катализді барлық химиялық технологияларда 
қолданады. Өндірістік химиялық айналулардың көп бөлігі ка-
талитикалық жолмен өтетін болғандықтан, катализ өндірістік 
процестерде қолданылатын маңызды əдістердің бірі болып табылады. 
Сондықтан техникалық процестің жоғары деңгейде дамуы жаңа 
катализаторларды ойлап табуымен тығыз байланысты.
Катализаторлардың катализ процесі кезінде шығынданбауы 
мен реакция соңында химиялық құрамының өзгермей қалуы ка-
тализатордың негізгі ерекшелігіне жатады. Катализатор бастапқы 
заттармен тек реакция басында ғана белсенді түрде əрекеттеседі. 
Қалған сатыларда ол толығымен регенерацияға ұшырап, қайтадан 
əрекеттесе алады.
Белсенділік энергиясының төмендеуі барысында тосқауыл жойы-
лып, процесс жылдам өтеді. Қарапайым мысал ретінде А жəне В 
реагенттерінің əрекеттесуіне катализатордың (К) əсері төмендегідей 
реакциямен көрсетіледі:

238
А + В +К
АК + В
АВ + К
Егер катализатор реакция жылдамдығын арттырса – оң, ал 
төмендетсе (төмендету немесе ингибитр қолдану) – теріс деп атайды. 
Қазіргі кезде «катализ» деп оң катализді атау қабылданған. 
Физикалық қасиетіне қарай катализаторлар 
гомогенді
жəне 
гетерогенді
болып бөлінеді. 
Гетерогенді катализаторлар
– бұл 
қатты заттар, 
гомогенді катализаторлар
– газ жəне сұйық ортада 
дисперцияланған əрекеттесуші заттар. Барлық заттар бір фазада 
болса, агрегаттық күйіне қарай мұндай катализді 
гомогенді
деп 
атайды. Қарапайым мысал: 
2SO
2(г)
+ O
2(г)
= 2SO
3(г)
катализатор NO
2(г)
Егер заттар əртүрлі фазада болса, онда 
гетерогенді катализ
орын 
алады:
2H
2
O
2(с)
= 2H
2
O 
(с)
+ O
2 (г)
катализатор Pt 
(қ)
Гетерогенді катализ кезінде көбінесе катализатор – қатты, ал 
реакцияға қатысқан заттар газ жəне сұйық күйінде болады.
Гетерогенді катализаторлардың ерекшелігі – бетіндегі үлкен ауда-
ны болып табылады. Оларда көптеген қуыстар бар. Бұл қуыстар дың 
жалпы ауданы кейде бір грамм катализаторға 500м
2
-қа дейін жете-
ді. Көп жағдайларда беттік ауданы үлкен оксидтер тасымалда уыш 
ретінде қолданылады. Бұл беттік аудандарда үлкен емес клас 
тар 
күйінде металл катализаторларының түйіршіктері тұнады.
Катализаторлардың бетін ұлғайту үшін көбінесе катализаторлар-
ды қуыс бетті тасымалдауышқа жағады. Тасымалдауыш беріктік бере-
ді жəне оның жұмсалуын төмендетеді. Тасымалдауыштар ретінде – 
көмір, пемза, алюминий оксиді, силикогель жəне жасанды цеолит тер 
пайдаланылады.

жүктеу/скачать 7,49 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: