ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Приготовление катализаторов из "Управление реакциями нефтехимического синтеза Издание 2" Теоретические основы этого процесса изучались Рогинским, который предложил теорию пересыщения, намечающую рациональные пути в методике приготовления катализаторов [66]. [c.105] Рогинский показал, что активный катализатор, представляющий собой вещество, имеющее избыток свободной энергии, лучше всего получается из реакционной системы, которая также обладает избытком свободной энергии, т. е. является пересыщенной, отстоит как можно дальше от состояния равновесия. Так, например, если катализатор получается в виде твердого тела, кристаллизующегося из раствора, то необходимо работать с растворами как можно большей концентрации если катализатор получается взаимодействием твердого тела с газом (восстановление окислов), то необходимо обеспечить такие условия процесса, чтобы концентрация исходных веществ у поверхности раздела фаз была как можно большей, а у образующихся продуктов реакции (газообразных) — как можно меньшей. Это достигается увеличением скорости струи реагирующего газа, которая уносит с собой продукты реакции и дает приток свежих реагентов. Условия пересыщения создаются также подбором температуры, давления и других факторов [67, 68]. [c.105] В литературе описано большое количество способов приготовления катализаторов. Однако дать какое-либо обобщение для оценки многочисленных вариантов каждого метода не представляется возможным. Разберем сущность главных методов. [c.105] Их приготовляют двумя путями осаждением из растворов солей и прокаливанием некоторых солей металлов. [c.105] Качество образующегося катализатора зависит от условий осаждения — концентрации растворов солей, температуры и скорости осаждения. В каждом отдельном случае эти условия приходится подбирать. [c.106] Если получают смешанный катализатор или вводят промотор в состав катализатора, то раствор промотора смешивается с раствором соли осаждаемого металла, и они подвергаются совместному осаждению. Носители в различных случаях могут прибавляться к раствору соли металла до осаждения или во время осаждения, иногда зерна носителя смешивают с влажным осадком после осаждения. [c.106] Осадок представляет собой окись или гидрат окиси металла. Его отфильтровывают, тщательно промывают до нейтральной реакции промывных вод и сушат. В процессе сушки гидраты окисей теряют воду и превращаются в окислы. Оптимальные условия сушки тщательно подбираются и соблюдаются, так как они могут оказывать существенное влияние на активность контакта. [c.106] Второй путь получения окислов металлов заключается в прокаливании нитратов, карбонатов или солей карбоновых кислот при температуре 300—400° С. При этом происходит разложение соли с образованием активного мелкодисперсного окисла металла. [c.106] Прокаливанию может подвергаться соль, нанесенная на носитель путем пропитывания пористых кусочков носителя раствором этой соли. [c.106] Металлы, особенно благородные, иногда могут быть использованы как катализаторы без какой-либо предварительной химической обработки в виде сеток, порошков, пластин и т. п. [c.107] В тех случаях, когда применение металла в такой форме не дает достаточного эффекта, пользуются различными способами получения мелкодисперсных и пористых металлических контактов. Здесь мы остановимся на нескольких таких способах. [c.107] Восстановление окислов металлов, полученных осаждением или прокаливанием. Восстановление обычно ведется водородом в том же реакторе, где будет протекать каталитическая реакция. Температура восстановления может значительно меняться в зависимости от состава и назначения катализатора. Медные катализаторы восстанавливают при 180—200, никелевые — при 240—300, кобальтовые — при 400 °С и т. д. В процессе восстановления недопустимы резкие повышения температуры, ведушие к рекристаллизации и оплавлению активной поверхности. Нагрев до температуры восстановления и охлаждение контакта должны проводиться плавно, без скачков. [c.107] Восстановленные металлы обычно чувствительны к кислороду воздуха. Адсорбированный на них водород под влиянием активной поверхности па воздухе реагирует с кислородом, что ведет к сильному разогреванию и дезактивации катализатора. Чтобы избежать этого, восстановленные катализаторы в нерабочий период сохраняют в реакторах в атмосфере водорода, углекислого газа или азота. [c.107] Окислы, трудно поддающиеся восстановлению (2пО, АЬОз, СггОз, ТЬОг и др.), не удается превратить таким путем в свободные металлы, однако многие из них после обработки водородом приобретают повышенную активность, по-видимому, за счет частичного восстановления до низших окислов. [c.107] Разложение некоторых соединении металлов. Металлические катализаторы с сильно развитой поверхностью можно получать прокаливанием карбонилов железа, никеля и формиата никеля, а также нитратов металлов, стоящих в ряду напряжений после меди. [c.108] Приготовление скелетных катализаторов [71, 72]. Скелетные катализаторы готовят сплавлением двух или более металлов с последующим удалением из сплава одного из компонентов. При этом получается контакт с сильно развитой пористой поверхностью. [c.108] Наиболее распространенным скелетным катализатором является никель Ренея (Ni—R), который получается сплавлением никеля с алюминием. Соотношение компонентов берется различное, обычно содержание никеля колеблется в пределах 35—50%. [c.108] Сплав с 50% никеля более хрупок, легко измельчается и применяется для получения мелкозернистого катализатора. Сплав с меньшим содержанием никеля более ковкий, его применяют для получения контактов с крупным зерном. [c.108] Важное значение имеет быстрота охлаждения сплава. Для одновременного охлаждения и гранулирования сплав выливают в воду. Охлажденный сплав измельчают и на ситах отделяют фракции с нужным размером зерен. Для мелкозернистого катализатора применяют сита примерно с 20 otbImm для крупнозернистого катализатора — сита с отверстиями диаметром 6 мм. [c.108] Алюминий удаляют обработкой измельченного сплава 20—30%-ным раствором едкого натра. Алюминий растворяется в щелочи и в виде алюмината натрия удаляется из аппарата. После выщелачивания остается пористая никелевая губка, обладающая большой каталитической активностью. В катализаторе остается часть алюминия, не поддающаяся выщелачиванию и выполняющая роль активатора никеля. [c.109] Вернуться к основной статье