2. Сущность каталитического действия.

Катализатор вступает в реакцию с исходными веществами и направляет хим. реакцию по другому реакционному пути (механизму).

, где – уравнение Аррениуса; – константа скорости (увеличивается при снижении ); – энергия активации хим. реакции, кДж/моль; – предэкспоненциальный множитель (отражает количество соударений между частицами); – температура, К; .

3. Классификация катализаторов по методам получения.

По методам синтеза и приготовления промышленные катализаторы можно разделить на следующие группы:

1. Осажденные катализаторы (солевые, оксидные, металлические, кислотно-основные), которые представляют собой монолитные или вторичные формованные структуры.

2. Нанесенные (пропиточные) катализаторы (солевые, оксидные, металлические, кислотно-основные). Этот тип катализа торов получают либо на готовых зернах носителей, либо методом формования.

3. Катализаторы, получаемые механическим смешением исходных компонентов.

4. Плавленые сплошные катализаторы (металлические и оксидные), получаемые в виде сетки, проволочных спиралей, цилиндриков и др.

5. Скелетные (металлические) катализаторы.

6. Цеолиты (молекулярные сита).

4. Формование носителей и катализаторов.

Для придания катализаторам или носителям заданной формы имеется ряд способов, позволяющих обеспечить гранулам не только необходимую геометрическую форму, но и прочность.

Формование катализаторов и носителей является одной из наиболее сложных операций. В зависимости от назначения катализаторов или носителей и свойств формуемого материала методы гранулирования можно разделить на три группы:

1. Формование веществ, находящихся в жидкой фазе, золей и смеси золей с гелеобразными или твердыми компонентами.

2. Формование концентрированных пастообразных масс.

3. Формование порошкообразных масс.

Для получения определенной геометрической формы зерен катализатора или носителя используют различные формовочные машины. Цилиндрические гранулы получают выдавливанием (экструзией) влажной массы с помощью шнека через отверстия необходимого диаметра с последующей разрезкой полученного жгута на отдельные цилиндрики. Последние могут быть закатаны в сферические гранулы в специальных грануляторах. Плоские цилиндрические таблетки получают прессованием сухого порошка на таблеточных машинах.

5. Основные факторы, влияющие на скорость каталитической реакции.

– движущая сила процесса;

– константа скорости (увеличивается при снижении );

– энергия активации хим. реакции, кДж/моль;

– предэкспоненциальный множитель (отражает количество соударений между частицами);

– температура, К;

.

– поверхность контакта (площадь, на кот. происходит вся гетерогенная реакция). В случае каталитической реакции эта поверхность постоянна.

Чем больше поверхность, тем выше скорость реакции.

Скорость гетерогенной реакции:

6. Основные стадии производства осажденных контактных масс.

Растворение проводят в реакторах с механическим или пневматическим перемешиванием. В растворенном и в значительной мере диссоциированном состоянии увеличиваются подвижность и химическая активность молекул. В производстве осажденных катализаторов растворяют практически чистые твердые соединения (чаше всего соли в воде), перевод которых в раствор позволяет ускорить проведение последующих химических реакций.

В процессе осаждения образуются твердые частицы, получаемые путем смешения растворов исходных компонентов в результате химической реакции. При этом образуются зародыши твердой фазы и происходит рост кристаллов или укрупнение гелеобразных частиц при одновременном их осаждении. Скорость процесса кристаллизации увеличивается при снижении температуры.

Пересыщенность раствора способствует образованию зародышей, но не влияет на их размер в процессе образования. Для увеличения числа зародышей кристаллизации следует использовать концентрированные исходные растворы. Повышение температуры и pH среды, а также увеличение ионной силы раствора способствуют уменьшению числа центров кристаллизации.

Для отделения осадка от жидкой фазы путем фильтрования применяют фильтры разнообразных конструкций: барабанные дисковые вакуум-фильтры, фильтр-прессы, ленточные вакуум-фильтры, плиточно-рамные фильтры. Разделение твердой и жидкой фаз производят также с помощью центрифугирования, однако из-за получения слишком плотных осадков и сложности аппаратуры этот метод менее распространен.

В случае необходимости удаления из осадка компонентов (обычно соли), которые растворены в фильтрате или адсорбированы на поверхности осадка, требуется промывка на фильтре или другие способы промывки. Промывка на фильтре позволяет вытеснить захваченный осадком фильтрат сравнительно небольшим количеством промывного раствора. Это существенно в связи с возрастающими требованиями уменьшить объемы сточных вод.

Процесс сушки осадка производят после фильтрования и промывки осадка, влажность которого обычно составляет от 10 до 60%. По способу подвода теплоты различают конвективную сушку, при которой осадок непосредственно соприкасается с сушильным агентом (горячий воздух, водяной пар), и контактную сушку путем передачи теплоты через стенку сушильного аппарата.

Прокаливание — одна из важных операций, определяющая основные параметры пористой структуры катализатора. При прокаливании, которое проводят при температуре, равной или превышающей температуру каталитической реакции, путем термического разложения получается собственно активное вещество катализатора.

Разнообразные методы формования позволяют получать частицы любой формы и размеров, регулировать поверхность и пористость катализатора, изменять его механическую прочность.