- •Основные стадии гетерогенного каталитической процесса
- •Состав и пористая структура твёрдых катализаторов
- •Пористая структура твёрдых катализаторов
- •Теплопроводность катализатора
- •Механическая прочность катализатора
- •Продолжительность работы катализатора
- •Взаимодействие катализатора и реакционной среды
- •Истинное отравление катализатора
- •Термическое воздействие на катализатор
- •Технология производства катализатора
- •Формовка катализаторов и носителей
- •Порошкообразные массы
- •Таблетирование
- •Основные способы производства катализатора Осажденные катализаторы
- •Растворение
- •Осаждение
- •Фильтрование
- •Промывка осадка
- •Сушка осадка
- •Прокаливание
- •Формование
- •Катализаторы получаемые методом пропитки
- •Метод окунания
- •Пропитка расплавом
- •Катализаторы, получаемые механическим смешением компонентов (смешанные катализаторы)
- •Измельчение
- •Формовка
- •Термическая обработка
- •Плавление и скелетные контактные массы
Основные способы производства катализатора Осажденные катализаторы
Этим способом получают 70-80% катализаторов и носителей. Метод позволяет в широких пределах варьировать пористую структуру получаемого материала. В случае совместного осаждения можно получить материалы с высокой степенью однородности структуры и состава.
Основной недостаток метода – большой расход применяемых реагентов и значительное количество сточных производственных вод.
В зависимости от природы получаемого осадка катализаторы можно разделить на оксидные, кислотные и солевые.
В качестве примера оксидных катализаторов можно привести железооксидные катализаторы конверсии CO. В данном случае осадок представляет собой гидроксид железа, смешанный с гидроксидами металлов-промоторов (Cr(OH)3).
При последующей термообработке полученные гидроксиды переходят в оксиды соответствующих металлов, например
К кислотным катализаторам можно отнести различные силикагели, алюмогели, алюмосиликаты, применяемые для реакции крекинга, гидратации, дегидратации, алкилирования, изомеризации УВ-ов.
В процессе их получения при смешении соответствующих растворов выпадает в осадок кремниевая или алюмокремниевая кислота или Al(OH)3.
Солевые осажденные катализаторы образуются с выпадением в осадок солей. Например, Ca3(PO4)2, применяемый в производстве фенола, образуется осаждением из раствора CaCl2 и Na3PO4.
Растворение
проводят в реакторах с механическим или пневматическим (путем подкачки воздуха) перемешиванием.
Для приготовления растворов в производстве осажденных катализаторов применяют, как правило, чистые твердые соединения, в большинстве случаев растворимые соли, растворение которых позволяет ускорить протекание последующих химических реакций.
Оксидные катализаторы получают из растворов соответствующих солей. Как правило это соли азотной, щавелевой и др. кислот, кот. хорошо растворяются.
Для растворения используют готовые соли или растворяя соответствующие оксиды, гидроксиды, карбонаты в кислотах или щелочах.
Основными факторами, влияющими на скорость растворения, явл. перемешивание, температура, степень измельчения твердого сырья.
С увеличением температуры растет скорость диффузии, снижается вязкость жидкости и увеличивается скорость массоотдачи.
С увеличением температуры увеличивается растворимость и скорость растворения в воде.
Осаждение
процесс образования тв. частиц в результате смешения исходных растворов и протекания химической реакции.
Скорость процесса кристаллизации растет с уменьшением температуры. При осаждении в начале образуются зародыши кристаллов и затем рост кристаллов или укрупнение гелеобразных частиц.
При достижении определенных размеров происходит их осаждение.
Скорость образования зародышей возрастает с увеличением конденсации раствора. Снижение скорости происходит при увеличении температуры и pH среды, а также увеличением ионной силы раствора.
Укрупнение первичных частиц может происходить путем переконденсации, т.е. растворение мелких частиц с ростом более крупных в результате их срастания.
Концентрация первичных и вторичных частиц и характер упаковки первичных кристаллов в объеме вторичного кристалла оказывает значительное влияние на отдельные стадии производства, такие как фильтрование, осаждение, сушка, а также на их свойства (удельную поверхность, пористость, термостойкость, активность).
По способности к кристаллизации гидроксиды разделяют на 3 группы:
1) Слабокристаллизующиеся или практически не гидролизирующиеся, к кот. относятся силикагели.
2) Гидроксиды Mg, K, Sn, кот. кристаллизуются с высокой скоростью.
3) Гидроксиды Ti, Zr, Fe, Cu, Al и др. элементов.
pH среды необходимо держать на постоянном уровне в процессе осаждения, иначе осадок содержит продукты неполного гидролиза, что приводит к уменьшению удельной поверхности.
Более однородный осадок можно получить путем непрерывного осаждения при постоянных параметрах осаждения.