(I)34.Развитие химических технологий. Химические процессы. Виды катализа. Применение катализа в химических технологиях.

Химические технологии - это методы и средства массовой химической переработки сырья в предметы потребления и средства производства.

Классификация:

1) неорганические (переработки минерального сырья, кроме металлических руд; получение кислот, щелочей, солей, соды, минеральных удобрений и силикатных материалов)

2) органические (переработки нефти, угля, природного газа и т.д.; получение синтетических полимеров, красителей, лекарственных средств, получение пластмассы, синтетического каучука, спиртов, органических кислот и других веществ)

К химическим технологиям также относятся: транспортировка, складирование и хранение сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов; контроль и автоматизация производственных процессов, выбор конструктивных материалов для промышленной аппаратуры, а также типов мощностей аппаратов.

Химические технологии основаны на 5ти процессах: 1) гидромеханические 2) тепловые 3) массообменные или диффузионные 4) химические (катализ 80% реакций) 5) механические

Ката́лиз — избирательное ускорение одного из возможных термодинамически разрешенных направлений химической реакции под действием катализатора(ов), который многократно вступает в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции и восстанавливает свой химический состав после каждого цикла промежуточных химических взаимодействий.

Катализ бывает гомогенным и гетерогенным (контактным). В гомогенном катализе катализатор состоит в той же фазе, что и реактивы реакции, в то время, как гетерогенные катализаторы отличаются фазой.

1. Гомогенный катализ

Примером гомогенного катализа является разложение пероксида водорода в присутствии ионов йода. Реакция протекает в две стадии:

H2О2 + I → H2О + IO

H2О2 + IO → H2О + О2 + I

При гомогенном катализе действие катализатора связано с тем, что он вступает во взаимодействие с реагирующими веществами с образованием промежуточных соединений, это приводит к снижению энергии активации.

2. Гетерогенный катализ

При гетерогенном катализе ускорение процесса обычно происходит на поверхности твердого тела — катализатора, поэтому активность катализатора зависит от величины и свойств его поверхности. На практике катализатор обычно наносят на твердый пористый носитель.

Механизм гетерогенного катализа сложнее, чем у гомогенного. Механизм гетерогенного катализа включает пять стадий, причем все они обратимы.

Диффузия реагирующих веществ к поверхности твердого вещества

Физическая адсорбция на активных центрах поверхности твердого вещества реагирующих молекул и затем хемосорбция их

Химическая реакция между реагирующими молекулами

Десорбция продуктов с поверхности катализатора

Диффузия продукта с поверхности катализатора в общий поток

Примером гетерогенного катализа является окисление SO2 в SO3 на катализаторе V2O5 при производстве серной кислоты (контактный метод).

Явление катализа распространено в природе (большинство процессов, происходящих в живых организмах, являются каталитическими) и широко используется в технике (в нефтепереработке и нефтехимии, в производстве серной кислоты, аммиака, азотной кислоты и др.). Большая часть всех промышленных реакций — каталитические.