Свойства катализаторов
Катализаторы - вещества, которые участвуют в реакции, образуя промежуточные соединения, изменяют механизм и увеличивают скорость реакции, но восстанавливают свой состав по окончании процесса. Рассмотрим механизм действия катализатора (К) на примере простой реакции А + В ® С Е0 - энергия активации некаталитической реакции.
Действие катализатора изменяет механизм реакции, причем энергии активации каждой из стадий каталитического взаимодействия ниже, чем Е0, в результате реакция протекает по энергетически более выгодному пути и скорость ее увеличивается. В зависимости от того, находится катализатор в одной или в разных фазах с реагентами, различают гомогенные и гетерогенные катализаторы. В промышленности в основном применяются гетерогенные катализаторы, т.к. они имеют ряд преимуществ по сравнению с гомогенными: меньше их расход на единицу продукции, они легче отделяются от продуктов реакции, не требуется отмывка продуктов от катализатора, поэтому нет сточных вод. Свойства катализаторов Активность катализатора - мера его ускоряющего действия на данную реакцию. Селективность(избирательность)- способность катализатора избирательно ускорять целевую реакцию; Температурная чувствительность. Катализатор может работать только в определенном температурном интервале, нижний предел которого - температура зажигания - минимальная температура, при которой реакция начинает протекать со скоростью, достаточной для получения целевого продукта. Верхний предел температурного интервала определяется устойчивостью катализатора: при повышении температуры выше этого предела катализатор теряет активность за счет спекания пор, может изменяться его химический состав. Пример: V2O5 применяется в производстве серной кислоты при окислении SO2 в SO3. Его ТЗАЖ =4000, а при Т=6200 катализатор теряет активность, спекается. Устойчивость к каталитическим ядам. Каталитические яды - вещества, которые, взаимодействуя с катализатором, снижают его активность, происходит отравление катализатора. Для многих катализаторов ядами являются соединения серы, мышьяка, селена. Действие ядов индивидуально. Для отравления катализатора достаточно очень малых количеств этих веществ, поэтому в каталитических реакциях важнейшей стадией является очистка реагентов от примесей. Со временем активность катализатора снижается. Этот процесс называют старением катализатора. Длительность жизни различна для разных катализаторов: от 15 лет для Pt катализатора в производстве Н2SО4 до 15 минут для алюмосиликатного катализатора крекинга нефтепродуктов. Требования к гетерогенным катализаторам: 1) высокая активность и селективность; 2) простота получения, обеспечивающая воспроизводимость свойств; 3) механическая прочность; 4) устойчивость в течение всего срока службы; 5) способность к регенерации; Трудно подобрать индивидуальные вещества, удовлетворяющие всем этим требованиям, поэтому используют смеси - контактные массы. Основными компонентами контактной массы являются: а) катализатор, б) активатор (промотор) в) носитель(трегер). Активаторы увеличивают активность катализатора, например, активность железных катализаторов, применяемых в синтезе аммиака, увеличивают добавки оксидов калия и натрия. Механизмы действия активаторов разнообразны: они могут образовывать химические соединения, могут влиять на поверхность, препятствуя спеканию пор, могут изменять характер действия катализатора. Например, при получении метанола из синтез-газа катализатором служит оксид цинка. Небольшая добавка активатора - NaOH приводит к получению другого продукта - высших спиртов. Носители - инертные пористые вещества, на которые наносят катализатор - пемза, асбест, силикагель и др. Применение носителей удешевляет катализатор, увеличивает его пористость и механическую прочность. Методы приготовления катализаторов: 1) осаждениегидроксидов или карбонатов из растворов на носителе; 2) пропитка носителя раствором, содержащим катализатор и активатор; 3) прессование компонентов контактной массы 4) сплавлениенескольких компонентов с последующим выщелачиванием одного из них или восстановлением металлов из оксидов. Так, например, скелетный никелевый катализатор гидрирования получают сплавлением никеля с алюминием с последующим выщелачиванием алюминия из сплава. Обычно катализаторы формуют в виде зерен или таблеток. Металлические катализаторы часто применяют в виде сеток. Показатели эффективности использования катализаторов и адсорбентов 1. расходные коэффициенты: РКkt= РКАДС= 2. Производительность Прkt = ПрАДС = Прkt = ПрАДС = Мембраны
Мембраны – это тонкие полупроницаемые перегородки, пористые или непористые, применяемые для очистки и разделения однородных смесей. Механизм разделения Мембранное разделение веществ имеет внешнее сходство с процессом фильтрации, применяемым при разделении неоднородных смесей, но принципиально иной механизм:
При разделении веществ через мембрану осадка не образуется, одни вещества проходят через мембрану, образуя пермеат, а другие уносятся с потоком концентрата. Разделение через пористые мембраны основано на ситовых эффектах: мелкие молекулы проникают через мембрану, а крупные остаются в концентрате. Перенос вещества через непористые мембраны происходит иначе: вещество сначала растворяется в материале мембраны, а затем из мембраны диффундирует в раствор.
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (3271)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |