AUTOKAT RECYCLE suteikia galimybę įmonėms ir asmenims parduoti šias nebenaudojamas dalis maksimali kaina per minimalų laiką. Toks sprendimas prisideda prie klientų naudos ir prisideda prie įmanomo indėlio į aplinkos išsaugojimą.
Pramoninių katalizatorių pardavimas
- puikus sprendimas, leidžiantis uždirbti nemažą pinigų sumą ir išsiųsti dalį „teisingai“ apdoroti. AUTOKAT RECYCLE – tai įmonė, kuri specializuojasi šių produktų pirkime su visais būtinų išteklių palengvinti labai tikslią vertingų elementų turinio analizę, kad klientai galėtų tikėtis greito sąnaudų įvertinimo.
Mūsų įmonė veikia daugelyje Rusijos miestų. Nesant patogioje vietoje esančio punkto, prekę galite išsiųsti naudodamiesi pašto ar kurjerio paslaugomis.
Kurių ištekliai buvo išnaudoti arba dėl kokių nors priežasčių jie prarado gebėjimą dirbti AUTOKAT RECYCLE yra procedūra, kuri beveik neužtrunka. Gavę prekę specialistai atlieka reikiamas analizes ir apskaičiuoja įmokos sumą, o jei klientas yra patenkintas, sudaroma sutartis ir išrašomi pinigai (galimi ir negrynaisiais bei kitais atsiskaitymo būdais).
AUTOKAT RECYCLE klientams garantuojamos patrauklios sąlygos, ne be naudos ir patogumo. Taigi tie, kurie nusprendžia perduoti katalizatorių, gali tikėtis kompetentingų patarimų, aukštų kainų, kuo greičiau analizei ir mokėjimams. Svetainėje lankytojai gali sužinoti apytikslę produkto kainą naudodami specialų skaičiuotuvą, žinodami apytikslį tauriųjų metalų kiekį jo sudėtyje.
Pagal sudėtį katalizatoriai skirstomi į 1) modifikuotus; 2) ant mišrios ir 3) ant laikmenos.
1) Modifikuoti katalizatoriai. Modifikatorius – tai priedas prie katalizatoriaus nedidelio (iki 10 - 12 masės %) kitos medžiagos, kuri nėra kataliziškai aktyvi šiai reakcijai, tačiau pagerina tam tikras katalizatoriaus savybes (terminį stabilumą, stiprumą, atsparumą nuodams). . Jei modifikatorius padidina aktyvumą, tai yra promotorius. Pagal veiksmo pobūdį rengėjai skirstomi į a) elektroninis, sukeldamas katalizatoriaus kristalinių gardelių deformaciją arba pakeisdamas elektronų darbo funkciją norima kryptimi. Pavyzdžiui, Cl - pridėjimas į sidabro katalizatorių metanoliui oksiduoti: CH 3 OH ® CH 2 O; b) stabilizuojantis, užkertant kelią išsklaidytos katalizatoriaus struktūros sukepimui. Pavyzdžiui, Al 2 O 3 ir SiO 2 promotoriai stabilizuoja pirminius geležies katalizatoriaus kristalus amoniako sintezėje: N 2 + 3H 2 ® 2NH 3 . Pirmąją veikimo dieną kristalai sukepinami, padidinami nuo 6 iki 20 nm. Laisvosios energijos atsargos kristalų sąsajoje mažėja, o aktyvumas krenta. Įvesti promotoriai, nesumažėję, lydosi sintezės temperatūroje, kristalai pasidengia plona plėvele, neleidžiančia jiems sukepti. Tačiau abu priedai turi rūgštų paviršių, ant kurio NH 3 molekulė yra stipriai adsorbuota, užkertant kelią azoto molekulių sorbcijai, mažėja katalizatoriaus aktyvumas; V) struktūros formavimas, neutralizuojantys rūgščių centrai Al 2 O 3 ir SiO 2 . Pavyzdžiui, K 2 O, CaO ir MgO, tačiau jų kiekis turi būti ne didesnis kaip 4-5 masės %, nes turi mineralizuojantį poveikį, t.y. prisidėti prie Fe kristalų sukepinimo.
2) Mišrūs katalizatoriai. Mišrūs katalizatoriai vadinami katalizatoriais, kuriuose yra keli tam tikrai reakcijai kataliziškai aktyvūs komponentai, paimti proporcingais kiekiais. Tokių katalizatorių aktyvumas nėra adityvus, bet įgauna kraštutinę vertę dėl šių priežasčių: mechaninių mišinių susidarymas su didesne fazės riba, t.y. su dideliu laisvos energijos kiekiu ( pavyzdžiui, reakcijai HCºHC + H 2 O ® CH 3 -CHO katalizatorius yra CdO + CaO / P 2 O 5 \u003d 3-4 mišinys; esant £3 moliniam santykiui, pastebimas didelis selektyvumas, bet katalizatoriaus granulių stiprumas mažas; esant ³4 - didelis granulių stiprumas, bet mažas selektyvumas); špinelio tipo kietųjų tirpalų susidarymas(pavyzdžiui, V 2 O 5 +MoO 3 oksidacijos katalizatoriuje Mo +6 katijonas įvedamas į laisvas V 2 O 5 kristalinės gardelės vietas. Dėl gardelės deformacijos didėja sistemos laisvoji energija; naujų aktyvesnių katalizatorių susidarymas reakcijos sąlygomis(pavyzdžiui, metanolio CO + 2H 2 ® CH 3 OH sintezei naudojamas chromo-cinko katalizatorius:
ZnO + CrO 3 + H 2 O ® ZnCrO 4 × H 2 O
2ZnCrO 4 × H 2 O + 3H 2 ® + 5H 2 O
Lakštiniuose skliaustuose parodyta aktyvioji fazė, gauta redukavus katalizatorių, kuris iš esmės yra naujas katalizatorius.
3) Palaikomi katalizatoriai. Nešiklis nustato granulių formą ir dydį, optimalią porėtą struktūrą, stiprumą, atsparumą karščiui ir išlaidų mažinimą. Kartais padidina aktyvumą (žr. ligandų lauko teoriją). Žiniasklaidos klasifikacija: sintetinis– silikagelis, aktyvuota anglis, aliuminio oksidas (g, a), keramika; natūralus- pemza, diatomitas; pagal porų tūrį- akytas (daugiau nei 10%), neakytas (10% ar mažiau); pagal grūdelių dydį- didelis (1-5 mm), mažas (0,1-1,0 mm), smulkus (mažiau nei 0,1 mm); pagal konkretaus paviršiaus dydį- mažas (mažiau nei 1 m 2 /g), vidutinis (1-50 m 2 /g), išsivystęs (daugiau nei 50 m 2 /g).
Mes pirksime bet kokio tūrio pramoninius katalizatorius Rostove prie Dono ir Rostovo srityje.
Apie katalizatorius
Katalizatorius yra cheminė medžiaga, kuri padeda pagreitinti reakciją. Jis plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose. Pagrindiniai katalizatoriaus vartotojai yra naftos perdirbimo pramonė, naftos chemijos, chemijos pramonė, jie sėkmingai naudojami ekologijos ir apsaugos srityje. aplinką.
klasifikacija
Visi gaminami prietaisai klasifikuojami:
- Pagal katalizės reakcijos tipą – rūgštis-šarmis, redoksas
- Pagal katalizės procesų grupę – amoniako sintezė, naftos produktų krekingas
- Pagal naudojamos aktyvios bazės pobūdį - metalas, oksidas, sulfidas, kompleksas ir kt
- Pagal gamybos būdą
Visuose katalizatoriuose naudojami spalvotieji ir taurieji metalai: platina, aliuminis, geležis, chromas, nikelis, vanadis, kobaltas, bismutas, sidabras, auksas ir daugelis kitų.
Pramoniniai katalizatoriai taip pat yra vienarūšiai ir nevienalyčiai. Homogeniškas – yra bendroje fazėje su reaguojančia medžiaga. Katalizatorius, kuris sudaro savo fazę, atskirtą nuo reaguojančių medžiagų, vadinamas heterogeniniu. Naudodami pramoninius ir kitokio tipo katalizatorius galime ne tik išgelbėti gamtą nuo bet kurioje pramonėje egzistuojančių nuodingų medžiagų, bet ir sutaupyti žaliavų.
Taikymas pramonėje
Spartus pramonės augimas, kurį dabar stebime, nebūtų buvęs įmanomas be naujų cheminių medžiagų kūrimo ir atsiradimo. technologiniai procesai. Didesniu mastu pažangą palengvina plačiai paplitęs katalizatorių naudojimas, būtent jie padeda žemos kokybės žaliavas paversti aukštos kokybės produktais. Katalizatorius gali būti lyginamas su filosofiniu akmeniu, kuris, kaip tikima, tam tikrus metalus paverčia auksu. Bet tik katalizatoriai žaliavas paverčia įvairiais vaistais, plastikais, chemikalais, kuru, naudingomis ir reikalingomis trąšomis ir kitais naudingais dalykais.
Katalizatorių taikymas
reikšmingas įvykis praktinis naudojimas Katalizatoriumi laikomas margarino gamybos katalizinio augalinių aliejų hidrinimo metodu pradžia. Pirmą kartą tai buvo atlikta pačioje XX amžiaus pradžioje, o jau dvidešimtajame dešimtmetyje mokslininkai sukūrė katalizinius metodus, siekdami gauti naujų organinių medžiagų. Olefinai, nitrilai, esteriai, rūgštys tapo savotiškais plastikų gamybos „statybiniais blokais“.
Kita banga, kai jie pradėjo naudoti pramoninius katalizatorius, buvo naftos perdirbimas. Netrukus šioje pramonėje katalizatorius nebebuvo reikalingas, nes šie įrenginiai naudojami visuose proceso etapuose, pavyzdžiui:
- Įtrūkimai
- Reformavimas
- Hidrosulfonavimas
- Hidrokrekingas
- Izomerizacija
- Polimerizacija
- Alkilinimas
Pastaraisiais metais katalizatoriai buvo plačiai naudojami aplinkos apsaugos srityje. Garsiausias prietaisas, padedantis tausoti aplinką, yra išmetamųjų dujų katalizatorius automobiliuose.
Neutralizatorių panaudojimo sritys nuolat plečiasi, katalizės reakcija leidžia tobulinti anksčiau sukurtas technologijas. Pavyzdžiui, katalizinis krekingas buvo pagerintas naudojant ceolitus.
hidrinimas
Iš esmės katalizinės reakcijos yra susijusios su tuo, kad vandenilio atomas aktyvuojamas su kita molekule, o tai sukelia cheminę sąveiką. Šis procesas vadinamas hidrinimas, ir būtent jis yra daugelio naftos perdirbimo etapų, taip pat skystojo kuro gamybos iš anglies, pagrindas. Karo metais Vokietijoje iš anglies buvo gaminamas benzinas orlaiviams ir kuras automobiliams hidrinimo procesas, nes Vokietijoje naftos nėra.
Augalinių maistinių aliejų hidrinimas
Kitas naudingą turtą, kuriuos turi katalizatoriai Maisto pramone- tai augalinio aliejaus hidrinimas į margariną, kepimo aliejų ir kitus maisto produktus. Šiuo atveju ant katalizatoriaus arba substrato užtepami smulkūs nikelio milteliai.
Dehidrogenavimas
Ši cheminė katalizės reakcija naudojama rečiau nei hidrinimas, tačiau, nepaisant to, ji taip pat svarbi, padeda gauti stireną, propaną, butaną, buteną.
rūgštinė katalizė
Daugumos katalizatorių aktyvumą lemia ir priklauso nuo jų rūgštinių savybių. Būtent rūgštiniai pramoniniai katalizatoriai dažniausiai naudojami naftos perdirbime, gaminant parafinus ir aromatinius angliavandenilius. Naujausias katalizatorių panaudojimas – švino turinčio kuro, taip pat didelio oktaninio skaičiaus benzino gamyba.
Reikia pasakyti, kad vis dar nėra vieningo pramoninių katalizatorių katalogavimo. Viskas eina empiriškai. Katalizatoriai klasifikuojami pagal šiuos parametrus:
- Katalizės reakcijos tipas
- Aktyvios medžiagos pobūdis
- Katalizinio proceso grupė.
Pats išsamiausias variantas yra būtent trečiasis, nes būtent jis labiausiai orientuojasi į šiuolaikinę pramonę – naftos chemiją, chemiją, naftos perdirbimą.
Kūrybos istorija
Manoma, kad pirmasis katalizatoriaus panaudojimas yra etilo eterio gamyba iš alkoholio, naudojant sieros rūgštį kaip katalizatorių. XVIII amžiuje buvo atrastas katalizinis rūgšties veikimas krakmolui pacukruoti. Čia kaip katalizatorius buvo naudojamas molis ir kai kurios metalų rūšys. Tačiau „katalizės“ sąvoka dar neegzistavo. Tik 1834 m. Mitcherlichas pristatė tokią sąvoką kaip „kontaktinė reakcija“. Pavadinimą „katalizė“ Berzelijus pasiūlė po metų – 1835 m.
Platinos metalo panaudojimas oksidacijai buvo patentuotas 1831 m. mokslininko Phillipso, tačiau pramoninis pritaikymas tokiu būdu dėl daugelio priežasčių negavo katalizės (platina sumažino savo aktyvumą, kai ji buvo derinama su arsenu ir kai kuriomis kitomis toksiškomis medžiagomis, esančiomis dujose). Kai tik bus sukurtas valymo būdas įvairių dujų iš toksiškų medžiagų tapo įmanoma sukurti pirmąjį didelį pramoninis prietaisas. Jis pradėtas eksploatuoti Rusijoje 1897 m., o užpatentuotas 1902 m. Šiandien svarbiausia didelės įmonėsĮvairiose pramonės šakose naudojama pramoninė „kata“, o kiekviename procese naudojamas savas katalizatoriaus tipas, turintis optimalų savybių derinį.
Šių prietaisų gamybos apimtys pasaulyje siekia daugiau nei 800 tūkstančių tonų per metus. Kai kurie katalizatoriai veikia nuo 6 mėnesių iki metų, o kiti turi daug ilgesnį tarnavimo laiką – iki 10-12 metų. Išnaudojus darbo limitą, katalizatorius turi būti tinkamai pašalintas.
Mūsų įmonė siūlo Jums palankias pardavimo sąlygas geriausiomis kainomis. Susisiekite su mumis – atminkite, kad katalizatoriuose yra ne tik tauriųjų metalų, bet ir kenksmingų medžiagų. Nemeskite prietaisų į sąvartynus, geriau tausokite gamtą ir net pliusas prie to ir gaukite gerą pinigų sumą už laužą.
Katalizė yra viena dinamiškiausiai ir sparčiausiai besivystančių mokslo ir technologijų sričių. Nuolat kuriamos ir tobulinamos esamos naujos katalizinės sistemos, siūlomi nauji kataliziniai procesai, keičiasi jų aparatūra, tobulinami ir atsiranda nauji fizikiniai ir cheminiai katalizatorių tyrimo metodai. Dauguma naftos chemijos ir naftos perdirbimo komplekso įmonėse vykstančių cheminių procesų yra kataliziniai. Katalizės ir katalizinių technologijų plėtra iš esmės lemia naftos chemijos produktų konkurencingumą rinkoje. Todėl aktualus poreikis rengti aukštos kvalifikacijos specialistus naftos chemijos katalizės srityje.
Katalizė yra specifinis reiškinys. Nėra medžiagų, kurios bendra forma turėtų katalizinių savybių. Kiekviena reakcija turi naudoti savo specifinį katalizatorių.
Katalizės taikymas chemijos pramonė . Kataliziniai procesai naudojami vandeniliui gaminti, kuris naudojamas kaip žaliava amoniako sintezei ir daugeliui kitų chemijos technologijų pramonės šakų. Metano konversija. Pigiausias vandenilio šaltinis yra gamtinės dujos. Pirmajame vandenilio gamybos etape metanas sąveikauja su vandens garais, iš dalies pridedant deguonies arba oro 800–1000°C temperatūroje (reakcija 2.1). Nikelis, paremtas karščiui atspariais aliuminio oksido nešikliais (korundas – a-Al 2 O 3), naudojamas kaip katalizatorius.
CH 4 + H 2 O ⇄ 3H 2 + CO (2.1)
CO + H 2 O ⇄ CO 2 + H 2 (2.2)
Dėl šios reakcijos kartu su vandeniliu susidaro didelis kiekis anglies monoksido.
CO konversija. Anglies monoksido sąveika su vandens garais vykdoma dviem etapais mažėjančioje temperatūroje naudojant oksidinius katalizatorius (reakcija 2.2), o papildomai susidaro vandenilis. Pirmajame etape naudotas vidutinės temperatūros (435-475°C) geležies-chromo katalizatorius (Fe 3 O 4 su Cr 2 O 3 priedais); antroje – žemos temperatūros (230-280°C) katalizatorius (aliuminio, vario, chromo ir cinko oksidų mišinys). Galutinis anglies monoksido kiekis, kurio buvimas smarkiai sumažina geležies katalizatorių aktyvumą amoniako sintezei, gali būti sumažintas iki dešimtųjų procentų.
Norint pašalinti likutinį CO, reikėjo taikyti kompleksinį dujų mišinio plovimą su Cu 2 O amoniako tirpalu esant aukštam 120-320 atm slėgiui ir žemai 5-20°C temperatūrai.
Praktikoje pramoninės gamybos išmetamųjų dujų iš CO valymas atliekamas absorbuojant Cu-amoniako druskų (vario formiatų ir karbonatų) tirpalais, kurie gali sudaryti sudėtingus junginius su CO. Kadangi formatai nėra labai stabilūs, pirmenybė teikiama karbonatiniams tirpalams.
Pradinis vario karbonato ir amoniako kompleksas turi tokią sudėtį (kmol / m 3): Cu + - 1,0 - 1,4; Cu 2+ - 0,08 - 0,12; NH3 - 4,0 - 6,0; CO 2 - 2,4 - 2,6.
Sugerties pajėgumą CO atžvilgiu turi vienavalentės vario druskos. Cu 2+ katijonai, kaip taisyklė, nedalyvauja absorbcijoje. Tačiau Cu 2+ koncentracija tirpale turi būti ne mažesnė kaip 10 masės. % Cu + kiekio. Pastaroji padeda išvengti elementaraus vario nuosėdų susidarymo, kurios gali užkimšti vamzdynus ir sutrikdyti absorberio darbą. Vario karbonato ir amoniako komplekso Cu 2+ buvimas tirpale perkelia reakcijos (1) pusiausvyrą link Cu + susidarymo: Cu 2+ + Cu ⇄ 2 Cu + (1)
CO absorbcijai naudojamame karbonato ir amoniako vario komplekso tirpale yra 2 CO 3; CO 3; (NH4)2CO3; laisvo NH 3 ir CO 2.
Vario karbonato ir amoniako komplekso CO absorbcijos procesas vyksta pagal reakciją: + + CO + NH 3 ⇄ + - DH (2)
Kartu su CO, CO2 taip pat absorbuojamas pagal lygtį:
2 NH 3 + H 2 O + CO 2 ⇄ (NH 4) 2 CO 3 - DH 1 (3)
Metanizacija. Kuriant naują aktyvaus nikelio katalizatorių, sudėtingą plovimo operaciją 250–350 °C temperatūroje galima pakeisti paprastesniu anglies monoksido likučio pavertimo metanu, inertišku amoniako sintezės katalizatoriui, procesu (2.3 reakcija):
CO + 3H 2 ⇄ CH 4 + H 2 O (2.3)
Taigi aktyvesnio katalizatoriaus sukūrimas leido žymiai supaprastinti technologinė schema ir pagerinti amoniako gamybos efektyvumą.
Katalizės taikymas naftos perdirbimo pramonėje. Katalizės efektyvumas pasirodė toks reikšmingas, kad po kelerių metų buvo tikras technologijų revoliucija, o tai leido staigiai padidinti tiek išeigą, tiek gaunamų variklių degalų kokybę, remiantis katalizatorių naudojimu.
Šiuo metu per 80% naftos apdorojama naudojant katalizinius procesus: krekingo, riformingo, angliavandenilių izomerizavimo ir hidrinimo, naftos frakcijų hidrinimo iš sieros turinčių junginių, hidrokrekingo. 2.1 lentelėje išvardyti svarbiausi šiuolaikiniai naftos perdirbimo kataliziniai procesai.
Įtrūkimai. Katalizinis naftos ar jos frakcijų krekingas yra destruktyvus procesas, atliekamas 490–540 °C temperatūroje naudojant rūgštinio pobūdžio sintetinius ir natūralius aliumosilikato katalizatorius, kad būtų pagamintas aukštos kokybės benzinas, kurio oktaninis skaičius yra 98–92, ir didelis kiekis dujų. kurių sudėtyje yra sočiųjų ir nesočiųjų angliavandenilių C3-C4, žibalo-gazolių frakcijų, suodžių ir kokso.
Oktaninis skaičius (O.ch.) – sąlyginis lengvųjų (benzino, žibalo) variklių degalų atsparumo detonacijai rodiklis degant karbiuratoriniuose varikliuose. Etaloninis kuras yra izooktanas (O.p. = 100), normalus heptanas (O.p. = 0). Benzino oktaninis skaičius – tai izooktano procentinė dalis (pagal tūrį) tokiame jo mišinyje su n-heptanu, kuris standartinėmis bandymo sąlygomis specialiu vieno cilindro varikliu detonuoja taip pat, kaip ir bandytas benzinas.
Pastaraisiais metais katalizatoriai, kurių pagrindą sudaro kristaliniai sintetiniai ceolitai, buvo plačiai naudojami pramonėje. Šių katalizatorių, ypač turinčių retųjų žemių elementų oksidų mišinio (СеО 2, La 2 O 3, Ho 2 O 3, Dy 2 O 3 ir kt.), aktyvumas yra daug didesnis nei amorfinių aliumosilikatinių katalizatorių.
Katalizatorių naudojimas leido ne tik 500-4000 kartų padidinti mažesnės molekulinės masės angliavandenilių susidarymo iš naftenų greitį, bet ir padidinti vertingų frakcijų išeigą, palyginti su terminiu krekingu.
Katalizinis krekingas yra didžiausio tonažo pramoninis katalizinis procesas. Šiuo metu per metus perdirbama per 300 milijonų tonų naftos, o tam kasmet reikia sunaudoti apie 300 tūkstančių tonų katalizatorių.
Reformavimas. Katalizinis riformingas atliekamas esant 470-520°C temperatūrai ir 0,8-1,5 MPa slėgiui ant Pt. Rekatalizatoriai yra aliuminio oksido pagrindu, apdorojami vandenilio chloridu, kad padidintų rūgšties savybes. Reformavimas – tai naftos produktų, daugiausia benzino ir naftos frakcijų (trijų pagrindinių klasių angliavandeniliai C 6–C 9: parafinas, nafteninis ir aromatinis), perdirbimo būdas, siekiant gauti didelį oktaninį skaičių. variklinis benzinas, aromatiniai angliavandeniliai (benzenas, toluenas, ksilenas, etilbenzenas) ir pramoninis vandenilis. Riformingo proceso metu vyksta naftenų dehidrinimo į aromatinius angliavandenilius, parafinų ir olefinų ciklizavimo bei penkianarių ciklinių angliavandenilių izomerizavimo į šešianarius reakcijos. Šiuo metu katalizinis riformingas naudojamas perdirbant daugiau nei 200 mln. tonų naftos per metus. Jo naudojimas leido ne tik pagerinti variklių degalų kokybę, bet ir pagaminti didelį kiekį aromatinių angliavandenilių chemijos pramonei. Šalutiniai katalizinio riformingo produktai yra kuro dujos, daugiausia sudarytos iš metano ir etano, taip pat suskystintos dujos– propano-butano frakcija
Naftos produktų hidrovalymas. Vandenilis yra vertingas šalutinis katalizinio riformingo produktas. Pigaus vandenilio atsiradimas leido plačiai naudoti katalizinį naftos produktų valymą iš sieros, azoto ir deguonies turinčių junginių, susidarant lengvai pašalinamiems H 2 S, NH 3 ir H 2 O atitinkamai (reakcijos 2.4). – 2,7):
CS 2 + 4H 2 ⇄ 2H 2S + CH4 (2,4)
RSH + H 2 ⇄ H 2 S + RH (2,5)
COS + 4H 2 ⇄ H 2 S + CH 4 + H 2 O (2.6)
RNH + 3/2H 2 ⇄ NH3 + RH (2,7)
Tuo pačiu metu vyksta dienų hidrinimas, kuris padidina produkto stabilumą. Tam plačiausiai naudojami katalizatoriai, pagaminti iš kobalto (2–5 masės%) ir molibdeno (10–19 masės%) oksidų arba nikelio ir molibdeno oksidų, nusodintų ant γ-aliuminio oksido.
Hidrovalant galima gauti iki 250-300 tūkst.t elementinės sieros per metus. Norėdami tai padaryti, įgyvendinkite Claus procesą:
2H 2S + 3O 2 ⇄ 2SO 2 + 2H 2 O (2,8)
2H 2S + SO 2 ⇄ 3S + 2H 2 O (2,9)
Dalis H 2 S 200-250°C temperatūroje oksiduojasi atmosferos deguonimi iki γ-Al 2 O 3 (reakcija 2.8); kita dalis H 2 S reaguoja su sieros dioksidu ir susidaro siera (reakcija 2.9).
Hidrinimo sąlygos priklauso nuo valomos žaliavos savybių, tačiau dažniausiai yra 330-410°C ir 3-5 MPa. Kasmet hidrinama apie 300 mln. tonų naftos produktų (benzino ir žibalo frakcijų, dyzelinio kuro, vakuuminių distiliatų, parafinų ir alyvų). Naftos perdirbimo hidrovalymo etapo įgyvendinimas leido paruošti žaliavas kataliziniam riformingui (benzinus) ir krekingui (vakuuminius distiliatus), gauti mažai sieros turintį žibalą ir kurą, pagerinti produktų (parafinų ir alyvų) kokybę. , o taip pat turi didelį poveikį aplinkai, nes sumažėja atmosferos tarša išmetamosiomis dujomis.dujos deginant variklių kurą.Įvedus hidrovalymą, naftos produktams gauti buvo galima naudoti daug sieros turinčias alyvas.
Hidrokrekingas. IN Pastaruoju metu Labai išplėtotas hidrokrekingo procesas, kurio metu vienu metu vyksta krekingo, izomerizavimo ir apdorojimo hidrokrekingu reakcijos. Hidrokrekingas – tai katalizinis įvairios frakcinės sudėties žaliavų giluminio konversijos procesas, esant vandeniliui, siekiant gauti lengvuosius naftos produktus: benziną, reaktyvinį ir dyzelinį kurą, suskystintas dujas C 3 - C 4 . Naudojant polifunkcinius katalizatorius, šį procesą galima atlikti esant 400–450°C temperatūrai ir maždaug 5–15 MPa slėgiui. Kaip katalizatoriai naudojami volframo sulfidas, mišrūs volframo-nikelio sulfido katalizatoriai ant nešiklių, kobalto-molibdeno katalizatoriai ant aliuminio oksido, su Ni, Pt, Pd ir kitų metalų priedais ant amorfinių arba kristalinių ceolitų.
2.1 lentelė. Šiuolaikiniai kataliziniai naftos perdirbimo procesai
Izomerizacija. Norėdami pagerinti benzino kokybę, įpilkite 10-15 masės % izomerizato su dideliu oktaniniu skaičiumi. Izomerizatas yra sočiųjų alifatinių (molekulėse nėra ciklų) izostruktūros angliavandenilių mišinys (daugiau nei 65 masės % 2-metilbutanas; izoheksanai), gautas izomerizuojant alkanus (normalūs sotieji parafinai). Izomerizacijos žaliava yra lengvoji benzino frakcija tiesioginio distiliavimo metu, verdanti 62-85°C temperatūroje ir kurioje daugiausia yra pentano ir heksano, taip pat frakcija (75-150°C), gauta katalizinio krekingo būdu. Katalizinės izomerizacijos procesai vyksta esant dvifunkciams katalizatoriams: platinai arba paladžiui ant įvairių rūgščių nešiklių (γ-Al 2 O 3, ceolito), skatinamų halogeno (Cl, F). Izomerizacija yra transformacija organinės medžiagosį skirtingos struktūros junginius (struktūrinė izomerija) arba su skirtingu atomų ar grupių išsidėstymu erdvėje (erdvinė izomerija), nekeičiant sudėties ir molekulinės masės.
Taigi kataliziniai procesai užima pirmaujančią vietą naftos perdirbime. Katalizės dėka iš naftos gaunamų produktų vertė kelis kartus padidinta.
Perspektyvesnė naftos perdirbimo katalizinių metodų galimybė yra visuotinės transformacijos, būdingos šiuolaikiniams procesams, atmetimas visų sudėtingų alyvose esančių junginių atžvilgiu. Taigi visi sieros junginiai yra hidrogenolizuojami ir išsiskiria vandenilio sulfidas. Tuo tarpu daugelis jų turi didelę nepriklausomą vertę. Tas pats pasakytina apie azoto turinčius, metalų kompleksus ir daugelį kitų junginių. Norint gauti vertingų produktų, būtų labai svarbu šias medžiagas izoliuoti arba jas atskirti katalizinėmis transformacijomis. Pavyzdys yra sieros turinčių ekstraktorių, tokių kaip sulfoksidai ir sulfonai, kurie susidaro kataliziškai oksiduojant sieros junginius, esančius alyvoje ir katilų kure, gamyba. Be jokios abejonės, toks katalizės būdas žymiai padidins naftos perdirbimo efektyvumą.
Spartus pramonės augimas, kurį dabar patiriame, nebūtų buvęs įmanomas be naujų cheminės technologijos. Šią pažangą didele dalimi lemia plačiai paplitę katalizatoriai, kurių pagalba žemos kokybės žaliavos paverčiamos didelės vertės produktais. Vaizdžiai tariant, katalizatorius– tai šiuolaikinio alchemiko filosofinis akmuo, tik jis ne šviną paverčia auksu, o žaliavas – vaistais, plastikais, chemikalais, kuru, trąšomis ir kitais naudingais produktais. Galbūt, pats pirmasis katalizinis procesas kurį žmogus išmoko naudoti, yra fermentacija. Alkoholinių gėrimų ruošimo receptus šumerai žinojo jau 3500 m. pr. Kr. Žr. VYNAS; ALUS.
Reikšmingas etapas praktinis pritaikymas katalizė tapo margarino gamyba katalizinis augalinio aliejaus hidrinimas. Ši reakcija pirmą kartą buvo atlikta pramoniniu mastu apie 1900 m. Ir nuo XX amžiaus 20-ųjų buvo naudojami kataliziniai gavimo metodai. naujas organinės medžiagos ypač plastikai. Svarbiausias dalykas buvo katalizinė olefinų, nitrilų, esterių, rūgščių ir kt. - "plytos", skirtos plastikų cheminiam "statymui". Trečioji katalizinių procesų pramoninio naudojimo banga priklauso 1930 ir susijusi su naftos perdirbimu. Kalbant apie apimtį, ši produkcija greitai paliko visas kitas. Naftos rafinavimas susideda iš kelių katalizinių procesų:
trūkinėjimas,
reformuoti,
hidrosulfonavimas,
Hidrokrekingas,
izomerizacija,
Polimerizacija
Alkilinimas.
Ir, galiausiai ketvirtoji banga naudojant katalizę susiję su aplinkos apsauga. Garsiausias pasiekimas šioje srityje yra transporto priemonių išmetamųjų dujų katalizinio konverterio sukūrimas. Didelį vaidmenį gerinant oro kokybę suvaidino katalizatoriai, kurie automobiliuose montuojami nuo 1975 m., ir tokiu būdu išgelbėjo ne vieną gyvybę.
Už darbą katalizės ir susijusiose srityse buvo įteikta apie keliolika Nobelio premijų. Praktinę katalizinių procesų reikšmę liudija tai, kad dalis azoto, kuris yra pramoniniu būdu gaunamų azoto turinčių junginių dalis, sudaro apie pusę viso azoto, kuris yra dalis maisto produktai. Natūraliai pagaminamų azoto junginių kiekis yra ribotas, todėl maistinių baltymų gamyba priklauso nuo azoto kiekio, įterpto į dirvą trąšomis. Be jos būtų neįmanoma išmaitinti net pusės žmonijos sintetinis amoniakas, kuris gaminamas beveik vien tik kataliziniu būdu Haber-Bosch procesas. Katalizatorių spektras nuolat plečiasi. Taip pat svarbu, kad katalizė gali žymiai padidinti anksčiau sukurtų technologijų efektyvumą. Pavyzdys yra katalizinio krekingo pagerinimas naudojant ceolitai.
Hidrinimas. Didelis skaičius katalizinės reakcijos yra susijusios su vandenilio atomo ir kai kurių kitų molekulių aktyvavimu, o tai lemia jų cheminę sąveiką. Šis procesas vadinamas hidrinimu ir yra daugelio naftos perdirbimo ir skystojo kuro gamybos iš anglies etapų pagrindas. Bergijaus procesas). Aviacinio benzino ir variklių degalų gamyba iš anglies Antrojo pasaulinio karo metais buvo išplėtota Vokietijoje, nes ši šalis neturi naftos telkinių. Bergius procesas yra tiesioginis vandenilio pridėjimas prie anglies. Akmens anglys kaitinamos slėgiu, esant vandeniliui, ir gaunamas skystas produktas, kuris vėliau perdirbamas į aviacinį benziną ir variklių degalus. Geležies oksidas naudojamas kaip katalizatorius, taip pat alavo ir molibdeno katalizatoriai. Karo metu 12-oje Vokietijos gamyklų, naudojant Bergiaus procesą, per dieną buvo gaunama apie 1400 tonų skystojo kuro. Kitas procesas, Fischer-Tropsch, susideda iš dviejų etapų. Pirma, anglys yra dujofikuojamos, t.y. atlikti reakciją su vandens garais ir deguonimi ir gauti vandenilio bei anglies oksidų mišinį. Šis mišinys paverčiamas skystuoju kuru naudojant katalizatorius, kurių sudėtyje yra geležies arba kobalto. Karui pasibaigus, Vokietijoje buvo nutraukta sintetinio kuro gamyba iš anglies. Po naftos embargo 1973–1974 m. išaugus naftos kainoms buvo dedamos pastangos sukurti ekonomiškai pagrįstą benzino gamybos iš anglies metodą. Taigi, tiesioginį anglies suskystinimą galima atlikti efektyviau naudojant dviejų pakopų procesą, kurio metu anglys pirmiausia kontaktuojamos su aliuminio oksido-kobalto-molibdeno katalizatoriumi santykinai žemai, o po to aukštesnei. aukštos temperatūros. Tokio sintetinio benzino kaina yra didesnė nei gaunamo iš naftos.
Amoniakas. Vienas iš paprasčiausių hidrinimo procesų cheminiu požiūriu yra amoniako sintezė iš vandenilio ir azoto. Azotas yra labai inertiška medžiaga. Norint nutraukti N–N ryšį jo molekulėje, reikia 200 kcal/mol energijos. Tačiau azotas prie geležies katalizatoriaus paviršiaus jungiasi atominėje būsenoje, ir tam reikia tik 20 kcal/mol. Vandenilis dar lengviau susijungia su geležimi. Amoniako sintezė vyksta taip:
Šis pavyzdys iliustruoja katalizatoriaus gebėjimas vienodai pagreitinti tiek pirmyn, tiek atgalines reakcijas, t.y. Tai, kad katalizatorius nekeičia cheminės reakcijos pusiausvyros padėties.
Augalinio aliejaus hidrinimas. Vienas iš svarbiausių praktine prasme hidrinimo reakcijos – nepilnas augalinių aliejų hidrinimas iki margarino, kepimo aliejaus ir kitų maisto produktų. Augaliniai aliejai gaunamas iš sojų pupelių, medvilnės sėklų ir kitų kultūrų. Jie apima esterius, būtent riebalų rūgščių trigliceridus su įvairaus laipsnio neprisotinimu. Oleino rūgštis CH 3 (CH 2) 7 CH \u003d CH (CH 2) 7 COOH turi vieną dvigubą jungtį C \u003d C, linolo rūgštis turi dvi, o linoleno rūgštis - tris. Vandenilio pridėjimas, kad šis ryšys būtų nutrauktas, neleidžia aliejams oksiduotis (apkartoti). Tai padidina jų lydymosi temperatūrą. Daugumos gautų produktų kietumas priklauso nuo hidrinimo laipsnio. Hidrinimas atliekamas esant smulkiai dispersiniams nikelio milteliams, nusodintiems ant pagrindo arba nikelio Raney katalizatorius labai išgrynintoje vandenilio atmosferoje.
Dehidrogenavimas. Dehidrogenavimas taip pat yra pramoniniu požiūriu svarbi katalizinė reakcija, nors jos panaudojimo mastai yra nepalyginamai mažesni. Su jo pagalba gaunamas, pavyzdžiui, stirenas, svarbus monomeras. Norėdami tai padaryti, dehidrogenuokite etilbenzeną, esant katalizatoriui, kuriame yra geležies oksido; kalis ir kai kurie struktūriniai stabilizatoriai taip pat prisideda prie reakcijos. Pramoniniu mastu propanas, butanas ir kiti alkanai yra dehidrogenuojami. Dehidrogenuojant butaną, dalyvaujant aliuminio oksido-chromo katalizatoriui, susidaro butenai ir butadienas.
rūgštinė katalizė. Didelės klasės katalizatorių katalizinį aktyvumą lemia jų rūgštinės savybės. Pagal I. Bronstedas ir T. Lowry Rūgštis yra junginys, galintis paaukoti protoną. Stiprios rūgštys lengvai atiduoda savo protonus bazėms. Gauta rūgštingumo samprata tolimesnis vystymas darbuose G. Lewisas, kuris apibrėžė rūgštį kaip medžiagą, galinčią priimti elektronų porą iš donorinės medžiagos, susidarant kovalentiniam ryšiui dėl šios elektronų poros socializacijos.
Šios idėjos kartu su idėjomis apie reakcijas į karbenio jonų susidarymą padėjo suprasti Įvairių katalizinių reakcijų mechanizmas, ypač su angliavandeniliais. Rūgšties stiprumą galima nustatyti naudojant bazių rinkinį, kuris keičia spalvą, kai pridedamas protonas. Pasirodo, kai kurie pramoniniu požiūriu svarbūs katalizatoriai elgiasi kaip labai stiprios rūgštys. Tai apima katalizatorių Friedel-Crafts procesas, pvz., HCl–AlCl 2 O 3 (arba HAlCl 4) ir aliuminio silikatai. Rūgšties stiprumas- tai labai svarbi savybė, nes nuo to priklauso protonavimo greitis, pagrindinis rūgšties katalizės proceso žingsnis. Katalizatorių, tokių kaip aliuminio silikatai, naudojamų alyvos krekingui, aktyvumą lemia jų paviršiuje esančios Bronstedo ir Lewis rūgštys. Jų struktūra panaši į silicio dioksido (silicio dioksido) struktūrą, kurioje dalis Si 4+ atomų yra pakeisti Al 3+ atomais. Tokiu atveju susidarantį neigiamo krūvio perteklių galima neutralizuoti atitinkamais katijonais. Jei katijonai yra protonai, tai aliuminio silikatas elgiasi taip Bronstedo rūgštis:
Rūgštinių katalizatorių aktyvumas kondicionuojamas jų gebėjimas reaguoti su angliavandeniliais ir sudaryti karbenio joną kaip tarpinį produktą. Alkilkarbenio jonai turi teigiamo krūvio anglies atomą, prijungtą prie trijų alkilo grupių ir (arba) vandenilio atomų. Jie žaidžia svarbus vaidmuo kaip tarpiniai produktai, susidarantys daugelyje reakcijų, apimančių organiniai junginiai. Rūgštinių katalizatorių veikimo mechanizmas galima iliustruoti n-butano izomerizacijos reakcijos į izobutaną pavyzdžiu, dalyvaujant HCl–AlCl 3 arba Pt–Cl–Al 2 O 3 . Pirma, nedidelis C 4 H 8 olefino kiekis prijungia teigiamai įkrautą rūgštinio katalizatoriaus vandenilio joną ir sudaro tretinį karbenio joną. Tada neigiamai įkrautas hidrido jonas H - atsiskiria nuo n-butano ir susidaro izobutanas ir antrinis butilkarbenio jonas. Pastarasis dėl persitvarkymo virsta tretiniu karbenio jonu. Ši grandinė gali tęstis pašalinant hidrido joną iš kitos n-butano molekulės ir kt.:
Svarbu tai, kad tretiniai karbenio jonai yra stabilesni nei pirminiai ar antriniai. Dėl to jų daugiausia yra katalizatoriaus paviršiuje, todėl pagrindinis butano izomerizacijos produktas yra izobutanas. Rūgštiniai katalizatoriai plačiai naudojami naftos perdirbime – krekinge, alkilinant, polimerizuojant ir angliavandenilių izomerizacijoje (taip pat žr. CHEMIJA IR NAFTOS RAFINAVIMO METODAI).
Įdiegta karbenio jonų veikimo mechanizmas vaidina katalizatorių šiuose procesuose. Tuo pačiu metu jie dalyvauja daugelyje reakcijų, įskaitant mažų molekulių susidarymą skaidant dideles, molekulių jungimąsi (olefinas su olefinu arba olefinas su izoparafinu), struktūrinius pertvarkymus izomerizuojant, parafinų ir aromatinių angliavandenilių susidarymą. pernešant vandenilį. Vienas iš naujausių pramoninių rūgštinės katalizės pritaikymų yra švino kuro gamyba, į izobutileną arba izoamileną pridedant alkoholių. Deguonies junginių pridėjimas į benziną sumažina anglies monoksido koncentraciją išmetamosiose dujose. Metilo tretinis butilo eteris (MTBE), kurio oktaninis skaičius yra 109, taip pat leidžia gauti didelio oktaninio skaičiaus degalų, reikalingų didelės suspaudimo automobilių varikliui paleisti, nenaudojant tetraetilšvino į benziną. Taip pat organizuojama kuro, kurio oktaninis skaičius 102 ir 111, gamyba.
pagrindinė katalizė. Katalizatoriaus aktyvumas kondicionuojamas jų pagrindinės savybės. Ilgai ir gerai garsus pavyzdys tokie katalizatoriai yra natrio hidroksidas naudojamas riebalams hidrolizuoti arba muilinti muilo gamyboje, o vienas iš naujausių pavyzdžių yra katalizatoriai, naudojami poliuretano plastikų ir putų gamyboje. Uretanas susidaro sąveikaujant alkoholiui su izocianatu, o ši reakcija paspartėja esant baziniams aminams. Reakcijos metu bazė prisijungia prie izocianato molekulėje esančio anglies atomo, dėl to azoto atome atsiranda neigiamas krūvis ir padidėja jo aktyvumas alkoholio atžvilgiu. Ypač efektyvus katalizatorius yra trietilendiaminas. Poliuretano plastikai gaunami diizocianatams reaguojant su polioliais (polialkoholiais). Kai izocianatas reaguoja su vandeniu, anksčiau susidaręs uretanas suyra ir išsiskiria CO 2 . Polialkoholių ir vandens mišiniui reaguojant su diizocianatais, susidariusios poliuretano putos suputoja dujiniu CO 2 .
Dvigubo veikimo katalizatoriai. Šie katalizatoriai pagreitina dviejų tipų reakcijas ir duoda geresnių rezultatų nei reagentų perdavimas nuosekliai per du reaktorius, kurių kiekviename yra tik vieno tipo katalizatorius. Taip yra dėl to, kad dvigubo veikimo katalizatoriaus aktyviosios vietos yra labai arti viena kitos, o ant vieno iš jų susidaręs tarpinis produktas iš karto virsta galutiniu produktu kitoje. Sujungus vandenilį aktyvinantį katalizatorių su angliavandenilio izomerizaciją skatinančiu katalizatoriumi gaunamas geras rezultatas. Vandenilio aktyvinimas atlieka kai kuriuos metalus, o angliavandenilių – rūgščių izomerizaciją. Veiksmingas dvejopo veikimo katalizatorius, naudojamas naftos perdirbime, kad benzinas būtų paverstas benzinu. smulkiai dispersinė platina, nusodinta ant rūgštinio aliuminio oksido. Pirminio benzino komponentų, tokių kaip metilciklopentanas (ICP), į benzeną padidėja benzino oktaninis skaičius. Iš pradžių ICP dehidrogenizuoja katalizatoriaus platinos dalį iki olefino, turinčio tą patį anglies pagrindą; tada olefinas pereina į rūgštinę katalizatoriaus dalį, kur jis izomerizuojasi į ciklohekseną. Pastaroji pereina į platinos dalį ir dehidrogenizuojasi iki benzeno ir vandenilio. Dvejopo veikimo katalizatoriai žymiai pagreitina alyvos riformingą. Jie naudojami normalių parafinų izomeravimui į izoparafinus. Pastarosios, verdančios toje pačioje temperatūroje kaip ir benzino frakcijos, yra vertingos, nes turi didesnį oktaninį skaičių, palyginti su tiesioginiais angliavandeniliais. Be to, n-butaną paverčiant izobutanu vyksta dehidrinimas, prisidedantis prie MTBE gamybos.
Stereospecifinė polimerizacija. Svarbus katalizės istorijos etapas buvo katalizinės a-olefinų polimerizacijos atradimas, susidarant stereoreguliariems polimerams. Stereospecifinius polimerizacijos katalizatorius atrado K. Ziegleris, kai bandė paaiškinti neįprastas gautų polimerų savybes. Kitas chemikas J. Natta teigė, kad Ziegler polimerų unikalumą lemia jų stereotaisyklingumas. Rentgeno spindulių difrakcijos eksperimentai parodė, kad polimerai, pagaminti iš propileno, dalyvaujant Ziegler katalizatoriams, yra labai kristališki ir iš tikrųjų turi stereotaisyklingą struktūrą. Natta įvedė terminus „izotaktinis“ ir „sindiotaktinis“, kad apibūdintų tokias tvarkingas struktūras. Tuo atveju, kai nėra tvarkos, vartojamas terminas „taktika“:
Paviršiuje vyksta stereospecifinė reakcija kietieji katalizatoriai, kuriuose yra iš dalies oksiduotų IVA-VIII grupių pereinamųjų metalų (pvz., Ti, V, Cr, Zr), ir bet koks junginys, turintis anglies arba vandenilio, susietas su metalu iš I-III grupių. Klasikinis tokio katalizatoriaus pavyzdys yra nuosėdos, susidarančios sąveikaujant TiCl 4 ir Al(C 2 H 5) 3 heptane, kai titanas redukuojamas iki trivalentės būsenos. Ši itin aktyvi sistema katalizuoja propileno polimerizaciją esant normaliai temperatūrai ir slėgiui.
katalizinė oksidacija. Katalizatorių naudojimas oksidacijos procesų chemijai kontroliuoti yra didelis mokslinis ir praktinė vertė. Kai kuriais atvejais oksidacija turi būti baigta, pavyzdžiui, neutralizuojant CO ir angliavandenilių teršalus automobilių išmetamosiose dujose. Tačiau dažniau reikia, kad oksidacija būtų nepilna, pavyzdžiui, daugelyje pramonėje plačiai naudojamų procesų angliavandenilius paversti vertingais tarpiniais produktais, turinčiais tokias funkcines grupes kaip -CHO, -COOH, -C-CO, -CN. . Šiuo atveju naudojami ir homogeniniai, ir heterogeniniai katalizatoriai. Homogeninio katalizatoriaus pavyzdys yra pereinamojo metalo kompleksas, naudojamas paraksilenui oksiduoti iki tereftalio rūgšties, kurios esteriai yra poliesterio pluošto gamybos pagrindas.
Heterogeninės oksidacijos katalizatoriai.Šie katalizatoriai paprastai yra sudėtingi kietieji oksidai. Katalizinė oksidacija vyksta dviem etapais. Pirma, oksido deguonis sugaunamas angliavandenilio molekule, adsorbuota ant oksido paviršiaus. Angliavandenilis oksiduojamas, o oksidas redukuojamas. Redukuotas oksidas reaguoja su deguonimi ir grįžta į pradinę būseną. Naudojant vanadžio katalizatorių, ftalio anhidridas gaunamas iš dalies oksiduojant naftaleną arba butaną.
Etileno gamyba metano dehidrodimerizavimo būdu. Etileno sintezė per dehidrodimerizaciją leidžia gamtines dujas paversti lengviau transportuojamais angliavandeniliais. reakcija
2CH4 + 2O2 → C2H4 + 2H2O
atliekamas 850 °C temperatūroje naudojant įvairius katalizatorius; geriausi rezultatai gaunami naudojant Li-MgO katalizatorių. Tikėtina, kad reakcija vyksta susidarant metilo radikalui, atskiriant vandenilio atomą nuo metano molekulės. Skilimą atlieka nevisiškai redukuotas deguonis, pavyzdžiui, O 2 2–. Dujinėje fazėje esantys metilo radikalai rekombinuojasi sudarydami etano molekulę ir vėlesnio dehidrogenavimo metu paverčiami etilenu. Kitas nepilnos oksidacijos pavyzdys yra metanolio pavertimas formaldehidu, esant sidabro arba geležies-molibdeno katalizatoriui.
Ceolitai. Ceolitai sudaro speciali heterogeninių katalizatorių klasė. Tai tvarkingos korio struktūros aliumosilikatai, kurių ląstelių dydis prilygsta daugelio organinių molekulių dydžiui. Jie taip pat vadinami molekuliniai sietai. Didžiausią susidomėjimą kelia ceolitai, kurių poras sudaro žiedai, susidedantys iš 8–12 deguonies jonų (2 pav.). Kartais poros persidengia, kaip ZSM-5 ceolite (3 pav.), kuris naudojamas labai specifiniam metanolio pavertimui benzino frakcijos angliavandeniliais. Benzino sudėtyje yra daug aromatinių angliavandenilių, todėl jo oktaninis skaičius yra didelis. Pavyzdžiui, Naujojoje Zelandijoje trečdalis viso suvartojamo benzino gaunama naudojant šią technologiją. Metanolis gaunamas iš importuoto metano.
2 pav. Ceolitų struktūra su didelėmis ir mažomis poromis.
3 paveikslas – ceolitas ZSM-5. Scheminis konstrukcijos vaizdavimas susikertančių vamzdžių pavidalu.
Katalizatoriai, sudarantys Y-ceolitų grupę, žymiai padidina katalizinio krekingo efektyvumą pirmiausia dėl neįprastų rūgštinių savybių. Aliumosilikatus pakeitus ceolitais, benzino išeigą galima padidinti daugiau nei 20%. Be to, ceolitai yra selektyvūs reaguojančių molekulių dydžio atžvilgiu. Jų selektyvumas priklauso nuo porų dydžio, pro kurias gali praeiti tik tam tikro dydžio ir formos molekulės. Tai taikoma ir pradinėms medžiagoms, ir reakcijos produktams. Pavyzdžiui, dėl sterinių apribojimų paraksilenas susidaro lengviau nei stambesni orto ir meta izomerai. Pastarieji „užrakinami“ ceolito porose (4 pav.).
4 pav. Schema, paaiškinanti ceolitų selektyvumą reagentų (a) ir produktų (b) atžvilgiu.
Ceolitų naudojimas kai kuriuos sukėlė revoliuciją pramonines technologijas – vaško šalinimas gazolį ir variklinę alyvą, išgaunant cheminius tarpinius produktus plastikų gamybai aromatinio alkilinimo, ksileno izomerizavimo, tolueno disproporcijos ir katalizinio alyvos krekingo būdu. Čia ypač efektyvus ceolitas ZSM-5.
Naftos produktų vaškavimas- parafino ir cerezino išgavimas iš naftos produktų (dyzelinių degalų, alyvų), dėl to pagerėja jų kokybė, ypač sumažėja stingimo temperatūra.
Parafinas(vok. Paraffin, iš lot. Parum – mažai ir affinis – giminingas), sočiųjų angliavandenilių mišinys C 18 -C 35, daugiausia. normali struktūra su mol. 300-400 m. bespalviai kristalai su t pl. \u003d 45–65 o C, tankis 0,880–0,915 g / cm 3 (15 o C).
Ceresinas(iš lot. cera – vaškas), kietųjų angliavandenilių (daugiausia alkilciklanų ir alkanų) mišinys, gaunamas išvalius ozokeritą. Pagal tankį, spalvą (nuo baltos iki rudos), lydymosi temperatūrą (65-88 °C) ir klampumą cerezinas panašus į vašką.
Katalizatoriai ir aplinkos apsauga. Katalizatoriai oro taršai mažinti pradėti naudoti XX amžiaus ketvirtojo dešimtmečio pabaigoje. 1952 m. A. Hagenas-Smithas išsiaiškino, kad angliavandeniliai ir azoto oksidai, kurie yra išmetamųjų dujų dalis, reaguoja į šviesą, sudarydami oksidatorius (ypač ozoną), kurie dirgina akis ir sukelia kitus nepageidaujamus padarinius. Maždaug tuo pačiu metu Y. Houdry sukūrė išmetamųjų dujų katalizinio valymo metodą, oksiduojant CO ir angliavandenilius iki CO 2 ir H 2 O. 1970 m. buvo suformuluota Švaraus oro deklaracija (peržiūrėta 1977 m., išplėsta 1990 m.). pagal kurią visi nauji automobiliai, pradedant 1975 m. modeliais, turi būti su išmetamųjų dujų katalizatoriais. Nustatytos išmetamųjų dujų sudėties normos. Kadangi į benzino nuodų katalizatorius buvo pridėta švino junginių, buvo priimta laipsniško atsisakymo programa. Taip pat atkreiptas dėmesys į būtinybę sumažinti azoto oksidų kiekį. Katalizatoriai buvo sukurti specialiai automobilių konverteriams, kuriuose veikliosios medžiagos nusodinami ant korio struktūros keraminio pagrindo, pro kurio ląsteles praeina išmetamosios dujos. Pagrindas yra padengtas plonas sluoksnis metalo oksidas, pavyzdžiui, Al2O3, ant kurio naudojamas katalizatorius – platina, paladis arba rodis. Azoto oksidų, susidarančių deginant natūralų kurą šiluminėse elektrinėse, kiekį galima sumažinti į išmetamąsias dujas įpylus nedidelį kiekį amoniako ir perleidžiant jas per titano-vanadžio katalizatorių.
Fermentai. Fermentai yra natūralūs katalizatoriai, reguliuojantys biocheminius procesus gyvoje ląstelėje. Jie dalyvauja energijos mainų procesuose, maisto medžiagų skaidyme, biosintezės reakcijose. Daugelis sudėtingų organinių reakcijų negali vykti be jų. Fermentai veikia esant normaliai temperatūrai ir slėgiui, turi labai didelį selektyvumą ir gali padidinti reakcijų greitį aštuoniomis eilėmis. Nepaisant šių pranašumų, tik apie 20 iš 15 000 žinomų fermentų yra naudojami dideliu mastu. Žmogus tūkstančius metų naudojo fermentus duonai kepti, alkoholiniams gėrimams, sūriui ir actui gaminti. Dabar fermentai naudojami ir pramonėje: apdorojant cukrų, gaminant sintetinius antibiotikus, aminorūgštis ir baltymus. Į ploviklius dedama proteolitinių fermentų, kurie pagreitina hidrolizės procesus. Clostridium acetobutylicum bakterijų pagalba H. Weizmannas atliko fermentinį krakmolo pavertimą acetonu ir butilo alkoholiu. Šis acetono gavimo būdas buvo plačiai naudojamas Anglijoje Pirmojo pasaulinio karo metais, o Antrojo pasaulinio karo metais su jo pagalba SSRS buvo gaminama butadieno kaučiukas. Išskirtinai didelį vaidmenį suvaidino mikroorganizmų gaminamų fermentų panaudojimas penicilino, taip pat streptomicino ir vitamino B12 sintezei. Fermentiniu būdu pagamintas etilo alkoholis plačiai naudojamas kaip automobilių kuras. Brazilijoje daugiau nei trečdalis iš maždaug 10 milijonų automobilių yra varomi 96 % etilo alkoholiu, gautu iš cukranendrių, o likusieji – benzino ir etilo alkoholio mišiniu (20 %). Kuro, kuris yra benzino ir alkoholio mišinys, gamybos technologija yra gerai išvystyta JAV. 1987 m. iš kukurūzų grūdų buvo gauta apie 4 milijardai litrų alkoholio, iš kurių apie 3,2 milijardo litrų buvo panaudota kaip kuras. Įvairių pritaikymų randama ir vadinamojoje. imobilizuoti fermentai. Šie fermentai yra susieti su kietu nešikliu, pvz., silikageliu, per kurį perduodami reagentai. Šio metodo privalumas yra tas, kad jis užtikrina efektyvų substratų kontaktą su fermentu, produktų atskyrimą ir fermento išsaugojimą. Vienas iš imobilizuotų fermentų panaudojimo pramonėje pavyzdžių yra D-gliukozės izomerizacija į fruktozę.
Literatūra
1. Vartai B.K. Katalizinių procesų chemija. M., 1981 m
2. Boreskovas G.K. Katalizė. Teorijos ir praktikos klausimai. Novosibirskas, 1987 m
3. Gankin V.Yu., Gankin Yu.V. Nauja bendroji teorija katalizė. L., 1991 m
4. Tokabe K. Katalizatoriai ir kataliziniai procesai. M., 1993 m
5. Collier enciklopedija. - atvira visuomenė. 2000.
