6
Понятие о катализе и катализаторах
Катализаторами
являются вещества, которые участвуют в элементарных
физических и химических стадиях химической реакции,
изменяют скорость
химической реакции, но после завершения химического процесса выделяются в
неизменном химическом виде в реакционную смесь. Превращения реагентов
под действием катализаторов называется катализом.
Катализ может быть двух видов:
- положительный (ускоряет реакцию)
- отрицательный (замедляет химическую реакцию).
В присутствии катализатора возможно ускорение в миллионы раз. Обычно
катализатор многократно вступает во взаимодействие, повышая скорость реак-
ции в течение длительного времени и образуя продукты,
масса которых пре-
восходит массу катализатора в тысячи раз.
Для классификации удобно выделять агрегатное состояние катализаторов
и реагентов. По агрегатному состоянию катализаторы могут находиться в газо-
образном, жидком и твердом состоянии. Реагирующие вещества также могут
находиться в
газообразном, жидком и твердом состоянии. Если катализатор и
реагенты находятся в одном и том же агрегатном состоянии, то такие системы
называют гомогенными и катализ называют гомогенно - каталитическим.
Если катализатор и реагенты находятся в разных агрегатных состояниях,
такие системы называют гетерогенными и катализ – гетерогенным.
Практиче-
ский же интерес составляют жидкие и газообразные системы с твердым катали-
затором.
К гетерогенным катализаторам относятся:
- металлические;
- оксидные;
- металоксидные;
- кислоты (кислотно-ионнообменные смолы, алюмосиликаты и др.);
- различные металлы на кислотном носителе.
Гомогенные системы:
- кислоты, основания;
- комплексы металлов;
- галогенидные комплексы.
В промышленности и технике более широкое распространение получили
гетерогенные каталитические процессы. Гетерогенные каталитические процес-
сы могут отличаться от гомогенных каталитических процессов более простыми
методами отделения катализаторов от реакционной смеси, возможностью регу-
лировать скорость процесса изменением состава и структуры активных центров
и другими положительными свойствами. С учетом
свойств твердых катализа-
торов создается структура реакционного устройства на промышленных уста-
новках.
7
Технологическая схема каталитического производства ориентировочно
может быть представлена следующей последовательностью операций и процес-
сов.
1.
Первичная переработка сырья с получением
основных реагентов
для каталитического процесса;
2.
Очистка реакционной смеси от примесей, засоряющих (пыль) или
отравляющих (яды) катализатор;
3.
Нагнетание газов или транспортировка жидких реагентов в реактор;
4.
Подогрев реагентов до температуры катализа;
5.
Катализ, обычно сопровождаемый отводом или подводом теплоты;
6.
Переработка продуктов катализа в целевые продукты производства.
Классификацию катализаторов можно осуществлять
при выделении ос-
новных признаков самих катализаторов и каталитических процессов. Можно
выделить следующие основные признаки для катализаторов и каталитических
процессов:
- агрегатное состояние катализаторов и реагентов (классификация по фазо-
вому состоянию систем);
- способ разделения электронов между катализатором и реагентами (гомо-
литический и гетеролитический катализ);
- кислотно-основной катализ;
- химическая
природа катализаторов;
- текстура твердых катализаторов;
- нанесенные и привитые катализаторы;
- биокатализаторы;
- межфазный катализ;
- нанокатализаторы.
Достарыңызбен бөлісу: