Дәріс 27, 28 – Қатты катализатордағы әртекті катализ

Мазмұны:

1. Әртекті процесстердің негізгі стадиялары.

2. Жанасу массасы

1. Катализ процесін түсіндеретін әртүрлі териялар бар. Бұл теориялардың әрқайсысы бір бірін толықтыра және дамыта отырып, қатты катализаторлардың үдетуші әрекетін түсіндіреді. Катализдің барлық теориясына ортақ қатты катализатордың бетінде, жеке фаза түзбейтін және химиялық анализбен балқалмайтын, адсорбциялық негіздегі аралық қосылыстардың түзілуі болып табылады. Бұл қосылыстардың құрылысы әртүрлі гипотезаларда әр алуан болып көрінеді: активті комплекс немесе актвиті ансамбль, белгілі бар геометриялық түзіліс – мультиплет немесе катализатордың бос электрондары бар химиялық қосылыстары түрінде болады.

Қатты катализаторларды, қағида бойынша кішілеу кеуекті түйір (дән), таблеткілер, түйіршіктер түрінде дайындайды және қолданады. Катализатордың кеуек қабырғаларының ішкі беті түйірдің сыртқы бетінен жүздеген немесе мыңдаған есе асып түседі. Қатты кеуекті катализаторлардың катализдік активтілігі олардың химиялық құрамымен, сондай ақ түйір пішінімен, сондай ақ кеуектілікпен анықталады. Катализатор активтіліг реагенттер үшін тиімді бетке пропорционал, бірақ жұқа кеуекті катализаторлардың ішкі беті диффузиялық іркілістер есебінен толық қолданыла бермейді. Қатты кеуекті катализаторлардағы катализ процесі келесі қарапайым сатылардан тұрады:

1) Реакцияға түсетін заттардың ағын ядросынан катализатор түірінің бетіне диффузиясы;

2) Реагенттердің катализатор түйірлерінің кеуектеріне диффузиясы;

3) Катализатор бетінде химиялық қосылыстар – активті комплекстер;

4) Реагенттер –катализатор түзетін активті адсорбциялану;

5) Беттік комплекстер: өнім –катализатор түзетін атомдардың қайта топтасуы;

6) Өнімнің беттен десорбциялануы;

7) Өнімнің беттен десорбциялануы;

8) Өнімнің катализатор қуысынан диффузиялануы;

9) Өнімнің катализатор түйірі бетінен ағын ядросына диффузиялануы.

Гетерогенді катализдік процестің жалпы жылдамдығы жеке сатыларының салыстырмалы жылдамдықтарымен анықталады және олардың ішіндегі ең баяулауымен шектеледі.

2. Өндірістік қатты катализаторлар әдетте жеке заттар болып саналмайды. Олар жанасу массасы деп аталатын күрделі қоспа түрінде болады. Жанасу массасында бір заттар жеке катализаторлар, ал екінші біреулері активаторлар (модификаторлар) мен тасымалдаушылар болып табылады.

Активаторлар немесе промоторлар деп, негізгі катализатордың активтілігін артыратын өосымша заттарды айтады. Тасымалдаушылар немесе трегерлер деп термотөзімді, берік, қуысты заттарды атайды, оларға ерітіндіден тұндыру немесе басқа тәсілмен катализаторды қондырады.

Жанасу массасының түйірлерін активті бетті құрайтын ұсақ кеуектер тесіп өтеді, әдетте оның ауданы түйірдің сыртқы бетінің ауданынан бірнеше жүздеген есе үлкен. Мсса бірлігінің немесе түйір көлемінің S беті өндірістік катализаторлардың көпшілігі үшін бірнеше ондықтан бірнеше жүздеген м²/г жетеді.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Активатор немесе промотор дегеніміз не?

2. Трегер немесе тасушы дегеніміз не?

3. Беттік жанасу аппараттары.

Ұсынылған әдебиеттер:

1. Общая химическая технология: в 2-х ч.,/под ред. И.П. Мухленова. М:1984.

2. Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. М:1990.

3. Основы химической технологии/под ред. И.П. Мухленова М:1991.

4. Вольфкович С.И. Общая химическая технология. М: 1959

5. Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.