Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Состав промышленных катализаторов






Катализаторы по составу подразделяют на 1) модифицированные; 2) на смешанные и 3) на носителях.

1) Модифицированные катализаторы. Модификатор – добавка к катализатору небольшого (до10 – 12 мас. %) количества другого вещества, каталитически не активного для данной реакции, но улучшающего те или иные качества катализатора (термостойкость, прочность, ядоустойчивость). Если модификатор увеличивает активность – это промотор. По характеру действия промоторы делят на а) электронные, вызывающие деформацию кристаллических решеток катализатора или изменяющие работу выхода электронов в нужную сторону. Например, добавка Cl- в серебряный катализатор окисления метанола: СН3ОН ® СН2О; б) стабилизирующие, препятствующие спеканию дисперсной структуры катализатора. Например, промоторы Al2O3 и SiO2 стабилизируют первичные кристаллы железного катализатора в синтезе аммиака: N2 + 3H2 ® 2NH3. В первые сутки работы кристаллы спекаются, укрупняются с 6 до 20 нм. Уменьшается запас свободной энергии на границе раздела кристаллов и активность падает. Введенные промоторы, не восстанавливаясь, плавятся при температуре синтеза, тонкой пленкой обвалакивают кристаллы, препятствуя их спеканию. Однако обе добавки имеют кислую поверхность, на которой прочно адсорбируется молекула NH3, препятствуя сорбции молекул азота, и активность катализатора падает; в) структурообразующие, нейтрализующие кислые центры Al2O3 и SiO2. Например, К2О, СаО и МgO, но их количество должно быть не более 4-5 мас.%, так как они обладают минерализующим действием, т.е. способствуют спеканию кристаллов Fe.

2) Смешанные катализаторы. Смешанными называют катализаторы, содержащие несколько каталитически активных для данной реакции составляющих, взятых в соизмеримых количествах. Активность таких катализаторов не аддитивна, а принимает экстремальное значение в силу следующих причин: образования механических смесей с большей границей раздела фаз, т.е. с большим запасом свободной энергии ( например, для реакции НСº НС + Н2О ® СН3-СНО катализатором является смесь CdO+CaO/P2O5=3-4; при мольном отношении £ 3 наблюдается высокая селективность, однако мала прочность гранул катализатора; при ³ 4 – высокая прочность гранул, но низкая селективность); образования твердых растворов типа шпинелей (например, в катализаторе окисления V2O5+MoO3 катион Mo+6 внедряется в вакантные позиции кристаллической решетки V2O5. Деформация решетки приводит к увеличению свободной энергии системы; образования в условиях реакции новых более активных катализаторов (например, для синтеза метанола СО + 2Н2 ® СН3ОН применяется хромцинковый катализатор:

ZnO + CrO3 + Н2О ® ZnCrO4× Н2О

2ZnCrO4× Н2О + 3Н2 ® [ZnCr2O4 + ZnO] + 5Н2О

В квадратных скобках показана активная фаза, получаемая после восстановления катализатора, которая является по сути новым катализатором.

3) Катализаторы на носителях. Носитель определяет форму и размер гранул, оптимальную пористую структуру, прочность, термостойкость, снижение стоимости. Иногда увеличивает активность (см. теорию поля лигандов). Классификация носителей: синтетические – силикагель, активированный уголь, оксид алюминия (g, a), керамика; природные – пемза, диатомит; по объему пор – пористые (более 10%), непористые (10 и менее %); по размеру зерен - крупные (1-5 мм), мелкие (0, 1-1, 0 мм), мелкодисперсные (менее 0, 1 мм); по размеру удельной поверхности – малая (менее 1 м2/г), средняя (1-50 м2/г), развитая (более 50 м2/г).

 

ЛЕКЦИЯ №6






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.