Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Твердые катализаторы выпускают в виде гранул, таблеток, сфер.






Лекция -Термокаталитические процессы.

1.Общие сведения о катализе и катализаторах

Ряд химических превращений требует инициирования, чтобы превращения могли протекать с заметной скоростью. Такими инициаторами могут быть химические вещества - катализаторы. Химические процессы с их участием называются каталитическими.

Катализ - явление возбуждения химических реакций специальными веществами - катализаторами.

Катализатор много кратно вступает в промежуточное химическое взаимодействие с веществами, участвующими в реакции, и восстанавливает свой состав после каждого цикла промежуточных взаимодействий.

Суть каталитического действия заключается в следующем: химическое превращение протекает через образование активного комплекса, обладающего избыточной энергией. Ее достаточно для перестройки участвующих в превращении компонентов и образования новых химических связей, т. е. новых веществ - продуктов реакции.

Катализатор о ткрывает новый реакционный путь благодаря тому, что вступает в химическое взаимодействие с образованием активного комплекса с меньшей энергией, чем требуется для образования активного комплекса без катализатора.

Промежуточное соединение, в которое входит катализатор, превращается далее в продукты через другой активный комплекс, но тоже с меньшей энергией. После второго этапа (стадии) реакции катализатор восстанавливает свой химический состав, и его компоненты не входят в состав продуктов. И хотя реакционный путь удлиняется, становится стадийным, уменьшение энергии активных комплексов приводит к увеличению скорости реакции.

Рис.5.3 Изменение энергии системы Е по мере протекания реакции (по реакционному пути) при непосредственном химическом взаимодействии ( 1) и с участием катализатора (2)

Начальное и конечное состояния реагирующей системы, в том числе и свободная энергия Гиббса, одинаковы в режимах как с катализатором, так и без него - катализатор в результате акта химического превращения восстанавливается, не изменяется.

Поэтому катализатор не изменяет равновесие системы, а только изменяет скорость превращения.

Катализаторами могут быть элементарные вещества (металлы, активированный уголь), химические соединения (оксиды, сульфиды, хлориды), сложные комплексы и многоатомные молекулы, их смеси. Специфичность катализатора зависит как от его состава и строения, так и от вида химической реакции.

По характеру взаимодействия катализатора с реагирующими веществами и по типу промежуточных продуктов различают окислительно-восстановительные и кислотно-основные реакции и соответственно катализаторы.

Многие промышленные катализаторы являются бифункциональными, так как окислительно-восстановительный катализатор наносят на кислотный носитель. С другой стороны, многие сульфиды и оксиды сами по себе обладают и окислительно-восстановительной, и кислотно-основной активностью.

Наибольшее распространение в нефтеперерабатывающей промышленности получил гетерогенный катализ активной поверхностью твердого тела.

2 Активность, селективность и стабильность катализаторов.

Одна и та же реакция может протекать в присутствии различных катализаторов. Скорость данной реакции в зависимости от природы катализаторов характеризует их активность.

В подавляющем большинстве случаев в присутствии катализатора помимо основной (целевой) реакции протекает еще ряд параллельных и последовательных реакций. Доля исходных веществ, превращаемая в целевой продукт, характеризует селективность катализатора.

Селективность реакции на данном катализаторе зависит также от условий процесса.

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.

Значительно многообразнее причины снижения активности твердых катализаторов.

Твердые катализаторы выпускают в виде гранул, таблеток, сфер.

Твердые катализаторы претерпевают как физические, так и химические изменения. При длительном воздействии температуры происходит рекристаллизация металлов, приводящая к изменению удельной поверхности катализатора или числа активных центров.

Для повышения устойчивости катализаторов к рекристаллизации в его состав вводят небольшие добавки веществ — структурообразующих промоторов, снижающих скорость рекристаллизации. Механические и термические воздействия приводят также к постепенному разрушению гранул катализатора.

Химические изменения катализаторов вызваны хемосорбцией на их поверхности примесей к сырью или продуктов их разложения. Примеси, отравляющие катализатор, называются ядами.

В процессах нефтепереработки ими обычно являются соединения серы, азота и других гетероатомов, а также металлорганические соединения, содержащиеся в сырье.

При каталитической переработке углеводородов на поверхности катализатора постепенно накапливается кокс. Отложения кокса, покрывая активную поверхность катализатора, прекращают доступ к ней молекул сырья.

Удаление коксовых отложений с поверхности катализатора осуществляют кислородом воздуха, диоксидом углерода или водяным паром в процессе регенерации.






© 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.