12. Каталит-ие процессы. Энергет-ие диаграммы каталитических процессов. Катализатор. Механизм действия катализатора
Явление увеличения скорости реакции при добавлении в систему веществ, которые по окончании реакции остаются хим-ки неизменными получила название катализ, а вещество называется катализаторами. Различают гомогенные и гетерогенные катализы.
A -> B (медленно) A+K -> AK -> B+K (быстро)
Механизм действия катализаторов состоит в понижении энергии активации, образовании промежуточных продуктов.
Катализатор — химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов реакции. Количество катализатора, в отличие от других реагентов, после реакции не изменяется. Катализаторы подразделяются на гомогенные и гетерогенные. Гомогенный катализатор находится в одной фазе с реагирующими веществами, гетерогенный – образует самостоятельную фазу, отделённую границей раздела от фазы, в которой находятся реагирующие вещества (Химическая энциклопедия). Типичными гомогенными катализаторами являются кислоты и основания. В качестве гетерогенных катализаторов применяются металлы, их оксиды и сульфиды.
Реакции одного и того же типа могут протекать как с гомогенными, так и с гетерогенными катализаторами. Так, наряду с растворами кислот применяются имеющие кислотные свойства твёрдые Al2O3, TiO2, ThO2, алюмосиликаты, цеолиты. Гетерогенные катализаторы с основными свойствами: CaO, BaO, MgO,
Рис. 2.8 Энергетическая диаграмма химической реакции без катализатора (1) и в присутствии катализатора (2).
13. Стадии пром-ого катализа. Состав контактных (каталитических) масс (привести примеры). Изготовл-ие контактных масс
Промышленный катализ обычно осуществляют на пористом материале, так как это позволяет значительно увеличить площадь активной поверхности на единицу реакционного объема. Промышленный катализ ведут, как правило, на пористых зернах ( гранулах), что значительно увеличивает активную поверхность контакта. Промышленный катализ тоже не обходится без соединений ртути. В присутствии катализаторов - солей двухвалентной ртути - он реагирует с водяным паром и превращается в уксусный альдегид. Промышленные катализаторы должны удовлетворять ряду требований, предъявляемых технологией. Катализаторы должны быть активными к данной реакции, возможно более стойкими к действию контактных ядов, сравнительно дешевыми, обладать высокой механической прочностью, термостойкостью, определенной теплопроводностью и т.п. Поэтому применяемые на практике катализаторы редко являются индивидуальными веществами и, как правило, представляют собой сложные механические смеси, называемые контактными массами. В состав контактной массы входят в основном три составные части: собственно катализатор, активаторы и носители.
Прокаливание катализатора - одна из важных операций при изготовлении контактных масс. При прокаливании, вследствие термической диссоциации, получается собственно активное вещество катализатора. Гранулирование на тарельчатом грануляторе используют главным образом при изготовлении контактных масс механическим смешением компонентов.