2.3 Техника және талдау әдістерін таңдау

Алюминий оксиді негізіндегі катализатордың құрамында бағалы металдар: платина, молибден, кобальт бар. Катализаторды алуда бағалы металдар оның негізгі бағасын береді.

Технологиялық мұнай өңдеу қондырғыларда катализаторлар тиелгеннен соң 1 – 2 жыл эксплуатирленеді. Уақыты келгеннен соң дезактивирленген катализаторды реакторлардан төгіп, оның орнына жаңа катализаторларды тиейді. Дезактивирленген катализаторлардың бағасы жойылмаған. Пайдаланылған катализаторларды жинап, олардан Рt, Со, Мо сияқты бағалы металлдарды бөліп алады.

Жай жағдайда пайдаланылған катализаторлардан молибденді регенерациялауды алюмомолибденді және алюмокобальтмолибденді катализатордан жүзеге асырады. Ол үшін молибден оксидін алуда катализаторды сұйытылған аммиак ерітіндісінде қыздыру арқылы ерітеді. Молибденді бөліп алу процесі көміртекті жайғаннан кейін (450° С – тен жоғары температурада қыздыру арқылы) катализаторды ұсақтау және бірнеше рет 1,5 - 2% - дік NН3 ерітіндісінде қайнау температурасына жуық температурада өңдеу болып табылады. Мұндай өңдеуден соң молибден 90% - ға дейін 2 - 3% - дық аммиакты-молибденді тұз күйінде бөлінеді.

Қалған алюминий оксиді мен кобальт оксиді кептіріледі және одан әрі өңделеді.

Ылғал мөлшерін анықтау.

2 – 3 г катализаторды өлшенген фарфор тигеліне салып, муфельді пешке 600° С немесе 750° С (катализаторға байланысты) температурада тұрақты салмаққа дейін (көп жағдайда 1 сағат) ұстайды. Тигельді катализатормен бірге эксикаторда салқындатады және салмағын өлшейді. Катализаторлы тигельдің қыздырғанға дейінгі және одан кейінгі салмақтарының айырмасы катализатордағы ылғалдық мөлшерін береді.

Салмақ айырмасы

Ылғал мөлшері = −−−−−−−−−−−−−−−− 100% [24]

масса

Катализатор құрамындағы су оның механикалық беріктігін, активтілігі мен селективтілігін төмендетеді. Катализаторды қаттырақ қыздырғанда оны эксплуатациялау процесінде артық мөлшердегі су гранулды ыдыратады.

Қыздыру кезінде Аl(ОН)3 суды қиын жоғалтады. Су іздері (следы) өте қатты қыздыруда ана жойылады. Осыған қарама-қарсы Аl2О3 ауа құрамындағы суды сіңіруге қабілетті. Бұл адсорбирленген күйден химиялық байланысқа ауысуы мүмкін. Аl2О3 – тің бұл қасиетті катализатор құрамында да сақталады [23]. Аl(ОН)3 негізінде дайындалған катализаторлар гигроскопиялы, осының нәтижесінде ылғалданады және өзінің активтігін жоғалтады. Алюмомолибденді катализатор 650°С температурада қыздырғаннан соң ауада жылдам ылғалданады. Сондықтан Аl(ОН)3 негізіндегі катализатордың ылғалдығы судың қалдығын жоятын температурада анықталады. Техникалық жағдайда алюмосиликатты катализаторда 800°С температурада, ал алюмомолибденді катализаторда 650° С температурада ылғалдылық анықталады. Ылғалдылықтың жойылуымен қатар катализатор құрамындағы органикалық қоспалары да жойылады.

Ерітінділер концентрациясын анықтау.

Ерітінділер концентрациясы көлемді титрлеу әдісімен анықталады. Сілтілік ерітінділер, мысалы сұйық шыны мен каустикалық сода ерітінділер, метилоранж индикаторы қатысында 0,1 н қышқыл ерітіндісімен титрленеді. Қышқылды ерітінділер (H₂SO₄, AI₂(SO₄)₃, (NH₄)₂SO₄) 0,1н NаОН ерітіндісімен фенолфталеин индикаторы қатысында титрленеді.

Есептеу белгілі формуламен есептелінеді:

NV = N₁V₁

мұндағы N және N₁ - белгілі және зерттелетін ерітінділердің нормальдігі; V және V₁ - олардың көлемдері.

Жоғары дисперсті катализаторларға сапалық сараптама.

Катализатор үлгісінің 5 г мөлшерін аналитикалық таразыда өлшеп алынады. Өлшемді фарфор табақшаға салып майдалайды. Ұнтақ тәрізді массасын қайта таразыда өлшеп, оны температураға төзімді ыдысқа салады, үстіне 10 мл концентрлі НСІ құяды, араластырады. Алынған суспензиялы ерітіндінің үстіне 20% НСІ құяды, араластырады. Қалған ерімеген бөлігін сүзгіш қағаз көмегімен бөліп алады. Ерімеген бөлікті күкірт қышқылында ерітуге болады. Алынған ерітінділерді 100 мл –ге дейін суйылтады.

АІ катионына анализ.

Үлгінің 2 мл-не 10 % NаОН ерітіндісін тамшылатып құяды, алдымен ақ тұнба түзіледі де, NаОН – артық мөлшерінде еріп, мөлдір ерітіндіге ауысады.

Мыс ионына сараптама.

Зерттелетін 2 мл ерітіндіге 1 – 2 тамшы НNO₃ – ерітіндісін қосады, оның үстіне пипетка арқылы 10% NН₃ ерітіндісін қосады. Процесс кезінде ерітінді қою көк түске боялуы тиіс.

Хром ионына сараптама.

2 мл ерітіндіге 2н NаОН ерітіндісін, 3 – 5 тамшы 3% Н₂О₂ қосады. Ерітіндіні оттегі бөлініп біткенше қайнатады.

Хром бар болса ерітінді сары түске боялады.

Марганецті анықтау.

3 – 4 тамшы NаBіO₃ және 2 – 3 тамшы НNО₃, 0,1н АgNО₃ ерітіндімен араластырады. Марганецтің бары оның көк-қызыл түске боялғаннан білінеді.

Со – ионына анализ.

Кобальт-ионы көмірде сода қатысу жолында тотықсызданады. Немесе кобальт-ионы сірке қышқылы қатысында КNО₃ –нен сары түсті кристалды тұнба түзеді.

Сандық анықтауда электролиз, көлмедік әдістер қолданылады. Электролиз арқылы анықтаудың дәлдәгә . Ол үшін 1 г кобальт оксиді бар сынаманы 15 мл тұз қышқылының ерітіндісінде ерітіп, оған 10 млм 1:1 қатынастағы күкірт қышқылын қосады, ақ түсті бу пайда болғанша қыздырады, стаканда салқындатады. Ақырын стаканға 50 су қосып, абайлап қыздырады. Ерітіндіні бөлме температурасында салқындатады, қышқылды аммиакпен бейтараптайды, 2 г гидразин сульфатын , 5 г аммоний сульфатын, 50 мл аммиак қосып ерітінді дайындалады. Бөлме температурасында, ерітіндіні араластыру арқылы ток күші 3-4 А, кернеу 2-2,5 В-та 15-17 минут аралығында кобальтты тұнбаға түсіреді.

Со – ионына сапалық анализ.

Кобальт-ионына сараптама жүргізу үшін зерттелетін ерітіндіге аммиактың 2 - 10%- ерітіндісін қосады. Сарғыш түсті түнбаның түсуі кобальттың катализатор құрамында бар екендігін көрсетеді.

Сұйытылған минералды қышқылдар молибдаттың концентрлі ерітіндісімен ақ тұнба – кобальт қышқылы H₂СoO₄ тұндырады, ол қышқылдың артық мөлшерінде және сілтіде ериді:

Фосфор қышқылы молибден қышқылының тұнбасын ерітіп, сары түсті фосфор-молибден гетерополиқышқыл Н₃РО₄^.12СоО₃ комплексін түзеді. Аммоний тұзының қатысында молибден қышқылы фосфатпен ұсақ сары кристалды тұнба (NH₄)₃PO₄^.12СoO₃ түзеді.

Азот қышқылын (концентрлі) молибдаттың концентрлі ерітіндісіне қосқанда амморфты, гидратталған молибденнің оксиді тұнбаға түседі:

Мырыш қышқыл ерітіндіде молибдатты төменгі влаенттілігіне дейін тотықсыздандырады.

Зерттелетін ерітіндінің 1 мл-не 1 тамшы концентрлі тұз қышқылын қосып, металл мырыштың бір түйірін салады. Сонда алдымен мырыштың сыртында, көк пайда болады, одан кейін ерітіндіә біртіндеп көкке боялады, содан кейін сары, қоңыр, ақырында қара жасыл түске боялады, бұл молибдаттың төменгі валенттілігіне дейін тіртіндеп тотықсыздануын көрсетеді.

Гранулометриялық құрамын анықтау.

Техникалық таразыда 0,1 г дәлдікпен ыдысты өлшеп, оған 150г катализатор салады. Содан соң ыдыстағы катализаторды әртүрлі размердегі сито арқылы өткізеді. Ситаны 2 қолмен ұстап тұрып, қозғайды. (10 минут таблетка мен шарик тәрізді катализаторды, 20минут ұсақ катализаторды) әрбір ситодағы катализаторды 0,1 г –ға дейін дәлдікпен өлшеп алады.

Катализатор құрамындағы металдарды сандық анализдеу.

Калий пиросульфатымен қалған қалдықты балқытады 0,5-1,0 г майдаланылған катализаторды ыдысқа салып 40 мл НNО₃ қосып, шынымен жабады. Бірнеше минутқа қояды, бу шыққанша қыздырады, араға уақыт салып үстін – үстін калий хлоратының бірнеше кристалын салып отырады. Ыдырау аяқталған кезде газдың бөлінуі тоқтайды. Шыныны ыдыс бетінен алады, ерітіндіні соңына дейін қыздырады. Құрғақ қалдыққа НСІ қосып қыздырады және бұл операцияны бірнеше рет қайталайды. Содан соң сумен сұйылтады. Сүзеді және ерімеген қалдықты жуады. Қалдық бар сүзгішті натрий карбонатымен немесе калий пиросульфатпен бірге балқытады. Балқыманы қышқылда ерітеді.

Катализатор үлгісін 1:1 қатынаста 1М Н₂SО₄ + 1М NаСІ – ерітіндісінің 10 мл-де өңдейді. Бөлме температурасында магнитті араластырғышта 600 айн/мин. айналу жылдамдығымен 0,5-2,5 сағат жүргізеді. Содан соң ерітінді сүзіледі, ерітіндіден кобальт – ионын комплексонометриялық әдіспен анықтайды [25].

20 мл аликвотқа 70 мл су қосады, бірнеше мурексид кристалдарын салады. Қышқылды ортада ашық қызғылт түсті ерітінді алынады. Бұл ерітіндіні нейтралдау үшін аздап сары түске боялғанша 2%- аммиактың буферлі ерітіндісін тамшылатып қосады. Бюретка 0,01 М ЭДТА ерітіндісімен толтырылады. Сары түс қызғылт-күлгін түске ауысқанша ерітіндіні бюреткадағы ерітіндімен титрлейді. Осылай 3 үлгінің ЭДТА-мен титрлеп, арифметикалық орта мәнін анықтайды.

NV = N₁V₁

мұндағы N және N₁ - белгілі және зерттелетін ерітінділердің нормальдігі; V және V₁ - олардың көлемдері.