ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Катализ из "Общая химическая технология Том 1" Применение катализаторов для ускорения реакций в современных технологических процессах получило очень широкое распространение и, несомненно, будет все больше расширяться. Во многих сложных реакциях катализатор позволяет направлять процесс в нужную сторону вследствие избирательности (селективности) действия. Следует помнить, что катализаторы не способны сдвигать химическое равновесие. [c.70] Катализатор обычно не входит в состав конечного продукта реакции, химически неизменяем (хотя физически катализаторы в процессе работы могут изменяться и разрушаться) и практически расходуется в незначительном количестве по сравнению с количествами основных реагентов. [c.70] Технологические условия осуществления каталитических реакций различны для гомогенного и гетерогенного катализа. [c.70] В гомогенном каталитическом процессе катализатор находится в той же фазе, что и реагенты, т. е. практически в жидком или газообразном виде. При гомогенном катализе в большинстве случаев образуются промежуточные нестойкие соединения, что обусловливает ускорение всего процесса благодаря уменьшению энергии активации и цепным реакциям. [c.70] Гетерогенный катализ, т. е. процесс, в котором катализатор и реагенты находятся в разных фазах, имеет в современной химической технике особенно широкое распространение. Так, например, синтезы аммиака, азотной кислоты, серной кислоты (по контактному методу), метилового спирта, искусственного каучука, моторных топлив и др. из газообразных реагентов осуществляются с применением твердых катализаторов. Явления гетерогенного катализа сложнее и разнообразнее явлений гомогенного катализа. [c.70] Хотя в настоящее время существует несколько теорий гетерогенного катализа (причем за последние десятилетия в этой области достигнуты значительные успехи), тем не менее изыскание наиболее эффективных катализаторов до настоящего времени в большинстве случаев производится эмпирически или по аналогии с другими процессами того же типа. Известно, например, что при подборе наиболее эффективных катализаторов для синтеза аммиака и ряда органических соединений в исследовательских лабораториях были испытаны почти все доступные химические элементы и многие сотни их соединений. Все же при подборе катализаторов возрастающее значение приобретают теоретические предвидения и соображения. Современная наука уделяет много сил теоретическим исследованиям, направленным на разрешение этой актуальной задачи. Ценные достижения в этой области принадлежат советским химикам. [c.70] При подборе катализаторов наиболее широко используют законо-м ерности, основанные на действии электронных и деформационных сил катализатора, как активного твердого тела, и представления о геометрическом соответствии размеров и форм молекул реагирующих веществ с расстояниями между активными группами (или центрами) на поверхности катализатора. [c.70] В ряде случаев снижение активности катализатора обусловлено покрытием его поверхности твердыми или жидкими продуктами (пылью или пленкой жидкости), выделившимися или осевшими при прохождении реагентов. [c.71] По широко распространенным представлениям, промежуточными образованиями, через которые протекает каталитический процесс на поверхности контакта, являются молекулы, адсорбированные под действием химических сил (активированная адсорбция). В результате этого взаимодействия с поверхностью ослабляются междуатомные связи и существенно понижается энергия активации процесса. В большинстве случаев в катализе участвует только небольшая — активная часть поверхности. Это типично для наиболее эффективных катализаторов, как, например, для платины, родия, палладия, окислов железа, алюминия, ванадия, угля и др. Поэтому огромное значение имеет не только состав,. 40 и условия приготовления катализаторов. [c.71] Из сказанного о роли поверхности катализатора ясно, почему в тбхнике такое большое, подчас решающее значение придают микроструктуре, характеру и чистоте поверхности катализатора. [c.71] Реагенты, которые способны парализовать активные центры или механически покрыть поверхность катализатора или же образовать с ними неактивные химические соединения, носят название каталитических ядов. Такие вещества стремятся удалить из реакционной массы перед поступлением ее в контактный аппарат. Это достигается фильтрованием, осаждением и тому подобными операциями очистки от вредных примесей газов и жидкостей, поступающих в контактную аппаратуру. В ряде случаев эта очистка должна быть проведена с исключительной тщательностью. Иногда аппаратура для очистки реагентов бывает более громоздкой и разнообразной, чем основные реакционные аппараты (например, в некоторых способах контактного производства серной кислоты). Во многих случаях поверхность катализатора периодически очищают путем продувки инертным газом, растворением загрязняющих примесей или образовавшейся пленки, перекристаллизацией катализатора и т. д. Большую часть катализаторов (особенно дорогих) регенерируют (восстанавливают) путем химических,термических и механических операций. [c.71] Большое практическое значение имеет характер поверхности, достаточная дисперсность и однородность по размерам частиц твердого катализатора и его пористость. Эти условия не только определяют размер рабочей поверхности катализатора, но и ее адсорбционные свойства. [c.71] Для увеличения поверхности и удешевления катализатора в технике часто применяется инертная пористая подкладка , основа , или носитель , катализатора (например, кремнетель, пемза, сернокислый барий, шамот, керамические черепки и т. п.), на которую наносят тонкий слой собственно катализатора (например, платины, палладия и т. п.). [c.72] Недавно начали применять так называемые скелетные катализаторы, отличаюшиеся пористой, губчатой структурой и высокой активностью. Они изготовляются путем сплавления двух металлов, образующих интерметаллическое соединение (например, никеля с медью, алюминия с никелем), из которого затем один металл выщелачивается . [c.72] Отрицательные катализаторы (ингибиторы), тормозящие или замедляющие реакции, в технологии применяются сравнительно редко. Ингибиторы применяются, главным образом, для повышения устойчивости различных веществ по отношению к свету, влаге, воздуху и др. Так, например, бездымные пороха могут быть защищены от разложения добавкой дифенилмочевины или диметиланилина антидетонаторы в двигателях внутреннего сгорания — тетраэтилсвинец, пентакарбонил железа и др., препятствуют переходу нормального горения моторных топлив в детонационное. [c.72] Число применяемых в химической промышленности катализаторов весьма велико. Некоторое представление об элементах, применяемых или входящих в состав наиболее употребительных катализаторов, дает табл. 4, которая одновременно отражает основные типы каталитических реакций. [c.72] По мере изучения каталитических свойств элементов и их соединений и развития химической промышленности происходит замена катализаторов в связи с возрастающим требованиями к их стойкости и эффективности, а также в связи с необходимостью расширения сырьевой базы и удешевления их производства. Так, в конце XIX — начале XX в. широко применялись платина и палладий за последние 20—30 лет на смену им пришли железные, ванадиевые, никелевые, кобальтовые, а в последние годы — хромовые, алюминиевые, алюмосиликатные и другие катализаторы. [c.72] Отрицательный катализ Стабилизация перекпси водорода Стабилизация (предохранение от окисления) синтетического каучука Ацетофенетидин, Н3РО4 Фенолы, фенил- -нафтиламин и др. [c.74] Вернуться к основной статье