Истинное отравление катализатора
Истинное отравление происходит при химич. взаимодействии контактного яда с катализаторами с образованием каталитически неактивного соединения или активированной адсорбцией молекул яда на активных центрах катализатора.
При химическом взаимодействии возрастает энергия активации. В случае адсорбционного отравления неоднородной поверхности энергия активации возрастает монотонно или ступенчато в результате покрытия вначале более активных и, затем, менее активных центров.
Отравление, как и катализ, действует специфично, как правило в отношении первой реакции или первого катализатора.
Селективное отравление – процесс происходит в условии протекания нескольких параллельных реакций, при этом замедляться может первая реакция или какая-то часть протекающих реакций.
Например, при окислении этилена на серебряном катализаторе целевым продуктом явл. оксид этилена, но протекает также и побочная реакция с образованием CO2.
При воздействии хлористых соединений на серебро катализатор отравляется в отношении побочной реакции, а целевая реакция продолжает протекает с той же скоростью, т. е. выход продукта увеличивается. Такое селективное отравление наз. благоприятным.
Термическое воздействие на катализатор
Осн. негативным последствием термического взаимодействия на катализаторах является снижение активной поверхности и площади катализатора, кот. происходит в результате спекания.
В случае нанесённых катализаторов может происходить спекание как носителя, так и активного компонента, как по отдельности, так и вместе (совместно).
Это также приводит к снижению активной поверхности.
При повышенной температуре возможно также плавление активного компонента, фазовые переходы с образованием малоактивных или неактивных структурных модификаций носителя и активного компонента, кристаллизация носителя, термическое разложение и даже испарение активного компонента.
Технология производства катализатора
Осн. характеристики, как физико-химические, так и технологические, определяются в большей степени способами их приготовления.
При синтезе гетерогенных катализаторов необходимо создать на внутренней поверхности поглотителей активные центры. Их количество определяет активность и селективность катализатора, его производительность, физико-химические свойства носителя, прочность катализатора и гидравлическое сопротивление.
От качества катализатора во многом зависит технико-экономические показатели хим. производств, используемых каталитические процессы: выход продукта, интенсивность процесса, длительность непрерывной работы каталитического реактора.
С учетом малой доли катализатора в себестоимости хим. продукции на 1-й план в крупнотоннажных хим. производствах выходит активность катализаторов и их устойчивость в работе.
Производство каталитич. материалов вкл. в себя следующие основные этапы:
1) Получение исходного твёрдого материала частично или полностью входящего в состав конечного катализатора (гидроксиды, соли летучей или нестойкой кислоты (HNO3, CH3COOH, H2CO3, хромовой и т.д.).
2) Выделение соединений, являющихся основным веществом. Этот процесс осуществляется либо термическим разложением исходного вещества, либо выщелачиванием или др. способом. Катализатор выделяется в виде самостоятельной объёмной фазы
3) Изменение состава катализатора при взаимодействии с реагентами или под действием условий реакции.
По методам синтеза и приготовления промышленные катализаторы можно разделить на следующие группы:
1) Осажденные катализаторы (солевые, оксидные, кислотно-основные), кот. представляют собой монолитные или вторичные формированные структуры.
2) Нанесенные (пропиточные) катализаторы (солевые, оксидные, металлические, кислотно-основные). Этот тип катализаторов получают либо на готовых зёрнах носителей, либо на готовых зёрнах носителей, либо путем формования.
3) Катализаторы, получаемые механическим смешением компонентов (смешанные).
4) Плавленые катализаторы (металлические, оксидные). Получают в виде сеток, проволоки, спирали и т.д.).
5) Скелетные катализаторы (металлические).
6) Цеолиты (молекулярные сита).