Промышленные катализаторы

Катализатором является всякое вещество, которое, не входя в конечные продукты химической реакции, изменяет ее скорость. В качестве катализатора могут быть использованы самые различные вещества, как в чистом виде, гак и в виде соединений. Промышленные катализаторы должны обладать следующими свойствами: высокой активностью и селективностью по отношению к данной реакции; большой химической устойчивостью к катализаторным ядам; низкой температурой зажигания, большим температурным интервалом работы, термической устойчивостью, повышенной теплопроводностью; высокой механической прочностью; быть дешевыми в изготовлении.

Учитывая эти требования к катализаторам, приходим к заключению, что они не являются индивидуальными веществами, а представляют, обычно, смеси нескольких веществ. Механические смеси, из которых состоит катализатор, называют контактными массами. В состав контактных масс входят три основные части: каталитически активные вещества, активаторы и носители. Каталитически активные вещества — это основа катализатора. Именно они вступают в реакции обменного взаимодействия с атомами и молекулами удаляемого из газовой смеси компонента. В качестве каталитически активных веществ используют чистые металлы, оксиды металлов, а также большое количество самых разнообразных химических элементов и соединений, которые выбирают эмпирическим пугем. Повышенной каталитической активностью обладают катализаторы, в состав которых входят два металла.

Активаторы (промоторы) — это вещества, которые повышают активность катализаторов. Сами активаторы могут не обладать каталитическими свойствами, но способны усиливать действие каталитически активных веществ. Действие активаторов на процесс катализа изучен не полностью. Предполагают, что они вступают в реакцию с катализатором и образуют соединения, обладающие большей по сравнению с чистыми каталитически активными веществами активностью. В качестве активаторов могут быть использованы самые разнообразные вещества, выбор которых также осуществляется эмпирическим путем.

Носителями являются вещества, которые обычно сами не обладают каталитическими свойствами и не усиливают активность катализатора, а служат лишь основанием, на которое наносится катализатор. В ряде случаев носители могут оказывать влияние на активность и селективность катализаторов. Использование носителей позволяет менять структуру катализаторов и уменьшать расход каталитически активных веществ. В качестве носителей чаще всего используют инертные пористые вещества, обладающие развитой поверхностью (активные угли, силикагели, алюмосиликаты, асбест, пемза, кизелыур, цеолиты и др.)

Каталитическая активность катализатора — это мера ускорения реакции под действием катализатора, она является главной и основной характеристикой катализатора.

А = , (1.9)

где Ukи U — скорости каталитической реакции и этой же реакции, проведенной в отсутствии катализаторов.

Селективность катализатора показывает отношение содержания целевого продукта к количеству всех продуктов превращения исходного вещества. При санитарной очистке газов ставится цель — превратить вредные примеси в нейтральные либо легко выделяемые из отходящих газов вещества.

В некоторых случаях может быть поставлена задача о разработке и использовании универсальных катализаторов, обладающих активностью не к одной, а к нескольким реакциям. Такие катализаторы могут быть использованы дня комплексной очистки газов, т.е. в том случае, когда в отходящихгазах присутствует не один, а несколько вредных компонентов.

весьма важной характеристикой катализаторов является их устойчивость к действию различных примесей, т. е. к каталитическим ядам.

Под отравляемостыо подразумевается частичная или полная потеря активности катализаторов под действием примесей, называемых контактными ядами. Для многих катализаторов контактными ядами яадяются соединения S, H₂S, CS₂, СО, Н₂0, NO, As, Р, РЬ, Hg и др. Отравляемость катализатора происходит вследствие сорбции катализаторных ядов на поверхности катализаторов и блокирования их активных центров. Если эти вещества удалить с поверхности катализатора, то он может полностью или частично восстановить свою активность. В соответствии с этим различают обратимую и необратимую отравляемость катализаторов.

Дата добавления: 2015-06-04