Стабильность катализаторов

Активность и селективность катализаторов

Одна и та же реакция может происходить в присутствии различных катализаторов.

Скорость данной реакции в присутствии различных катализаторов характеризует их активность относительно этой реакции.

В подавляющем большинстве случаев в присутствии данного катализатора помимо основной реакции протекает еще ряд параллельных и последовательных реакций, и исходные вещества превращаются в смесь различных продуктов.

Доля прореагировавших исходных веществ, превращаемая в присутствии данного катализатора в желаемые продукты, характеризует его селективность.

Важнейшим свойством катализатора является его способность сохранять активность во времени, характеризуемая стабильностью.

При гомогенном катализе жидкий катализатор дезактивируется в процессе работы в результате накопления в нем продуктов, снижающих его концентрацию. Это происходит в результате физического и химического растворения в катализаторе примесей к сырью или побочных продуктов каталитической реакции.

Значительно многообразнее причины снижения активности твердых катализаторов (гетерогенный катализ). Катализаторы могут претерпевать как физические. Так и химические изменения.

Физическим изменениям подвергаются макро- и микроструктуры катализатора. Под температурным воздействием происходит рекристаллизация металлов, приводящая к уменьшению удельной поверхности катализатора или числа активных центров на единице его поверхности. Механические и термические воздействия на катализатор приводят к постепенному разрушению его частиц. Во избежание протекания этих процессов в состав катализатора вводят специальные добавки.

Химические изменения катализаторов в процессе его работы вызываются хемосорбцией на его поверхности примесей к сырью или продуктов разложения этих примесей. В результате очень быстро может снизиться активность катализатора. Такое быстрое снижение активности называется отравлением катализатора, а примеси – каталитическими ядами. Если активность катализатора после удаления из сырья примесей (каталитических ядов) через некоторое время восстанавливается, то отравление называется обратимым, и наоборот.

Обратимость и необратимость отравления связана с прочностью хемосорбции яда на поверхности катализатора. Если сырье и реагент могут постепенно вытеснить яд с поверхности катализатора, то отравление обратимо.

При каталитической переработке углеводородов на поверхности катализатора накапливаются высокомолекулярные, обедненные водородом продукты, называемые коксом. Отложения кокса, покрывая активную поверхность катализатора, прекращают доступ к ней молекул сырья. Удаление коксовых отложений с поверхности катализатора путем их газификации кислородом, двуокисью углерода или водяным паром приводит к восстановлению активности катализатора.

ЛЕКЦИЯ №3

Дата добавления: 2015-06-25