Плавленые катализаторы

Плавленые и скелетные катализаторы

Лекция 3

Обе группы катализаторов получают сплавлением исходных составляющих при высоких температурах. Сплавлением металлов можно получить катализаторы окисления, гидрирования, синтеза аммиака.

Несмотря на то, что плавленый катализатор синтеза аммиака широко применяется в производстве, в целом плавленые катализаторы меньше используют по сравнению с осажденными, смешанными и нанесенными катализаторами. Выпускают два типа плавленых катализаторов: металлические и оксидные. Технология их приготовления сравнительно проста и сводится обычно к следующим операциям: приготовление шихты нужного состава, расплавление компонентов, формование либо охлаждение расплава и дробление массы до требуемых размеров.

Практически единственным примером получения плавленых оксидных катализаторов является ванадийоксидный катализатор, который применяют при окислении нафталина во фталевый ангидрид. Технология заключается в расплавлении V₂O₅ (т. пл. 690°С) в графитовых тиглях, далее расплав выливают в стальные противни, охлаждают и дробят на кусочки 4-5 мм.

Металлические катализаторы выпускают в виде сеток, спиралей, стружки, мелких кристаллов, сфер, полученных при разбрызгивании или распылении расплава в охлаждающую жидкость. Так, платиновые катализаторы окисления аммиака применяют в виде проволочной сетки с диаметром проволоки порядка 0,045-0,09 мм, никелевые катализаторы гидрирования жиров – в виде стружки. Металлическую проволоку получают на протяжных машинах, стружку – на фрезерных станках. Для увеличения удельной площади поверхности сплав подвергают дополнительной обработке. Плавленый никелевый катализатор гидрирования активируют либо анодным окислением, либо окислением гипохлоридами. Платиновые сетки в условиях окисления аммиака активируются самопроизвольно, так как в результате катализа поверхность проволоки разрыхляется и поверхность увеличивается в течение первых двух-трех дней работы в десятки раз, однако одновременно катализатор меняет механическую прочность.

Наиболее крупномасштабным плавленым катализатором является железный катализатор синтеза аммиака, где собственно катализатором служит пористое железо. В качестве промотирующих добавок используют оксиды алюминия, кремния, кальция, калия и магния. Стадии производства: плавление железа с последующим введением промоторов, охлаждение расплава, дробление и рассев контактной массы, восстановление катализатора азото-водородной смесью. То есть, катализатор готовят сначала в окисленном виде (магнетит -Fe₃O₄), затем восстанавливают в колоннах синтеза или в специально предназначенных для этого аппаратах (внеколонное восстановление) при 300-400°С. В случае восстановления вне колонны катализатор пассивируют и загружают в колонны синтеза, где производится его довосстановление. Для приготовления катализатора используют специальное технически чистое малоуглеродистое железо, содержащее в несколько раз меньше примесей, чем малоуглеродистые марки стали.

Дата добавления: 2014-01-11