5.4.3. Температура зажигания катализатора

_{Температура зажигания катализатора – это минимальная температура реагирующей смеси, при которой процесс начинает протекать с достаточной для практических целей скоростью.}

_{Чем активнее катализатор, тем ниже температура зажигания, что особенно важно при проведении экзотермических обратимых реакций, т.к. при этом соответственно повышается степень превращения.}

_{Для реакции A ⇄ R+Q на рис. 5.2 показана зависимость х от Т при постоянном τ для катализаторов разной активности: А1 > A2 > A3 > A4, обладающих соответственно разной температурой зажигания. Повышение концентрации реагентов и давления изменяют не только действительный, но и равновесный выход, а также температуру зажигания. При этом ТЗ1> ТЗ2> ТЗ3 > ТЗ4, а x4< x3 < x2 < x1}

_{Рис.5.2. Зависимость выхода продукта от температуры}

_{для катализаторов различной активности А1>A2>A3>A4}

_{(экзотермический процесс)}

_{Линия (кривая) оптимальных температур (и ее наклон!) показывает: чем выше активность катализатора, тем ниже температура, при которой достигается максимальная степень превращения сырья (и выход!).}

_{При понижении температуры зажигания облегчается оформление каталитического процесса, т.к. расширяется рабочий интервал температур (между Т3 и макс. температурой), уменьшается предварительный подогрев реагентов и технологический режим становится устойчивым.}

_{Эти закономерности справедливы для всех простых обратимых экзотермических газовых реакций, в частности для промышленных каталитических процессов: гидрирования, окисления, гидратации и др. Кривые рис.5.2. типичны для реакций синтеза аммиака, каталитического окисления SO2, конверсии оксида углерода и многих других процессов.}

5.4.4. Селективность катализатора

_{Селективностью катализатора называют его способность избирательно ускорять целевую реакцию при наличии нескольких побочных.}

_{В сложных реакциях (параллельных и последовательных), где термодинамически возможно образование нескольких продуктов, катализатор позволяет ускорить только одну целевую реакцию. Это свойство катализаторов является весьма важным и имеет большое практическое значение.}

_{Примером селективности катализатора может служить реакция окисления NH3 до NO на платиновом катализаторе}

_{4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O + 907 кДж,}

_{протекающая полностью за десятитысячные доли секунды, т.е. практически мгновенно. Одновременно с этой реакцией протекают две параллельные реакции, при которых образуются N2O и N2:}

_{4NH3 + 4O2 → 2N2O + 6H2O + 1105 кДж}

_{4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O + 1270 кДж}

_{Две последние реакции термодинамически более выгодны, поскольку они сопровождаются выделением большего количества тепла, однако практически они не протекают, поскольку в присутствии платинового катализатора их скорость неизмеримо мала.}

_{Особенно сильно селективность проявляется в сложных органических реакциях. Если одновременно протекает несколько параллельных реакций, то можно подобрать разные селективные катализаторы для каждой из этих реакций. Например, в присутствии оксида алюминия или оксида тория этанол разлагается преимущественно на этилен и воду:}

_{C2H5OH → C2H4 + H2O}

_{В присутствии серебра, меди и других металлов практически имеет место только реакция дегидрирования спирта с образованием уксусного альдегида:}

_{C2H5OH → CH3COH + H2}

_{В присутствии смешанного катализатора(Al2O3 + ZnO) с достаточно высокой селективностью идут реакции дегидратации и дегидрирования с образованием бутадиена (дивинила):}

_{2C2H5OH → C4H6 + 2H2O + H2}

_{Селективность зависит не только от выбранного катализатора, но и от условий проведения процесса, от области протекания гетерогенно-каталитического процесса, Кроме того, селективность катализатора зависит также от его пористости, размера зерен и характера их укладки.}