- •Одесский национальный политехнический университет
- •Часть первая теоретические основы химической технологии
- •Раздел 1. Понятие химическая технология и химического производство
- •Раздел 2. Основные закономерности химической технологии
- •Раздел 1
- •Определение технологии как науки. Механическая и химическая технология
- •1.2. Содержание и структура курса "общая химическая технология", его роль в химико-технологическом образовании
- •1.10. Методы химической технологии
- •Раздел 2 основные закономерности химической технологии
- •2.1.4. Взаимосвязь между показателями хтп
- •2.2. Гомогенные химико-технологические процессы
- •2.3. Гетерогенные (некаталитические) химико-технологические процессы
- •2.4. Каталитические химико-технологические процессы
- •1. Достаточно высокой активностью относительно реакции
- •2. Минимальной продолжительностью контактирования
- •4. Стойкостью к действию контактных ядов.
- •6. Большой удельной поверхностью.
6. Большой удельной поверхностью.
Чем выше удельная поверхность катализатора (т.е. поверхность единицы его массы или объема), тем выше производительность этого катализатора, т.е. тем больше продукта образуется за одинаковое время в расчете на единицу массы или объема катализатора, загруженного в реактор. Удельная поверхность многих промышленных катализаторов составляет 100, 200 и больше квадратных метров на каждый грамм массы. Это обеспечивает производительность катализатора по целевому продукту не менее чем 20 кг/(м3·ч). Для того чтобы у катализаторов была большая удельная поверхность, их приходится изготовлять в виде мелкодисперсных порошков или придавать им высокопористую структуру.
Доступностью и дешевизной.
Необходимыми физическими свойствами (высокой механической прочностью, термостойкостью, теплопроводностью и т.п.).
2.4.5. Состав и изготовления твердых катализаторов
Промышленные твердые катализаторы являются преимущественно не индивидуальными веществами, а сложной смесью, которую называют контактной массой. В ней одни вещества есть собственно катализаторы, другие - носители, третьи - служат активаторами.
Носители - это термостойкие, инертные пористые вещества, которые облают большой поверхностью и на которые осаждением или другими способами наносят катализатор. Применение носителей улучшает свойства катализаторов, увеличивает площадь контакта между реагентами и катализатором и значительно снижает их стоимость. В качестве носителей применяют пемзу, асбест, силикагель и т.п.
Активаторы (промоторы) - вещества, которые повышают активность собственно катализатора: например, это - оксиды щелочных металлов и А12О3 для железного катализатора в синтезе аммиака или оксиды щелочных металлов для ванадиевого катализатора в процессе окисления SО2. Механизм действия активатора может быть разным: он может образовывать с катализатором активные химические соединения, может изменять электрофизические свойства поверхности катализатора или же развивать и стабилизировать его поверхность. В последнем случае активаторы называются структурными.
В качестве примера многокомпонентного катализатора рассмотрим состав промышленной контактной массы для окисления SО2 в SО3: V2О5·0,5Al2ОЗ·3ВаО·12SiО2·2К2О·2КСl Здесь собственно катализаторами являются три компонента: V2О5, А12О3 и ВаО. SiО2 служит носителем, а К2О - активатором.
Для изготовления промышленных твердых катализаторов чаще всего используют такие способы:
1) осаждение гидроксидов или карбонатов из растворов их солей на носитель или без него со следующим формированием и прокаливанием контактной массы;
совместное прессование всех компонентов: катализатора, активатора и носителя с вяжущим веществом;
сплавление нескольких веществ со следующим выщелачиванием одного из компонентов или восстановлением металлов (скелетные катализаторы);
пропитывание пористого носителя раствором, в котором содержится катализатор и активатор с последующим прокаливанием массы.
Катализатор обычно изготовляют в виде зерен, таблеток, гранул. Иногда катализаторы применяют в виде тонких сеток, изготовленных из металлов или их сплавов.