ДРУГИЕ МНОГОФАЗНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ

VI. ДРУГИЕ МНОГОФАЗНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ [c.16]

Кроме нанесенных металлов существует еще много других многофазных катализаторов. Например, катализаторы селективного окисления часто содержат 10 или большее число элементов, образующих несколько фаз часть из этих фаз кристаллическая [4]. Роль различных фаз в таких катализаторах, обычно найденных эмпирически, объяснить нелегко. Типичная ошибка состоит в предположении, что все ингредиенты катализатора непосредственно участвуют в каталитическом акте. Обычно это не верно. Как правило, некоторые компоненты вводят для облегчения синтеза катализатора, формирования нужной микроструктуры, увеличения прочности катализатора и продолжительности его работы. [c.16]

В случае нанесенных катализаторов, а также некоторых других типов многофазных катализаторов помимо общей поверхности существенное значение имеет определение ее доли, занимаемой активным компонентом (как правило, металлом или оксидом переходного металла). Соответствующие измерения основаны на способности этих компонентов к хемосорбции. В зависимости от природы металла в качестве адсорбата используют водород, кислород, СО и некоторые другие соединения [89]. Зная количество хемосорбированного газа и предполагая, что одна адсорбированная частица связана с единственным атомом металла, можно рассчитать число поверхностных атомов активного компонента катализатора и далее его дисперсность, т. е. отношение числа атомов на поверхности к их общему числу. Надежные измерения дисперсности адсорбционным методом могут быть произведены для частиц с диаметром от одного до нескольких десятков нанометров. [c.208]

В табл. 2.14 приведены данные об активности соединен , обнаруженных в составе сложного катализатора окислительно-то аммонолиза. Активность сложного многокомпонентного катализатора (№6) существенно выше активности смеси более простых катализаторов (№7), имеющей такой же химический и фазовый состав отсюда следует важный вывод, что сложный многофазный катализатор - ато не простая механическая смесь обнаруживаемых в нем химических соединений, а система взаимосвязанных фаз, по-видимому, определенным образом расположенных относительно друг друга. [c.75]

Химические процессы в производстве катализаторов весьма разнообразны. Они могут проходить гомогенно в жидкой или газовой фазе и в гетерогенных системах. Широко применяют гетерогенные процессы, в которых химические реакции сопровождаются диффузией и переходом компонентов нз одной фазы в другую. В системе газ — жидкость часто используют процессы хемосорбции газовых компонентов и обратные процессы десорбции с разложением молекул жидкой фазы. В системе газ — твердое вещество также применяют хемосорбцию и десорбцию в системах жидкость — твердое вещество и жидкость — жидкость — избирательную экстракцию с образованием новых веществ в экстрагенте. Сложные многофазные процессы с образованием новых веществ происходят при термообработке катализаторов. При этом, как правило, в общем твердофазном процессе принимают участие появляющаяся при нагревании эвтектическая жидкая фаза или компоненты газовой фазы. [c.96]

У всех катализаторов этого типа на одной из начальных стадий производства компоненты механически смешивают друг с другом. В процессе приготовления катализатора возможно образование твердых растворов, химических соединений, многофазных систем. Различают сухой и мокрый способ смешения [3, 20, 75, 106]. [c.150]

Общая скорость технологического процесса мол<ет лимитироваться скоростью одного М3 трех составляющих элементарных процессов, который протекает много медленнее других, но так, что скорости отдельных процессов соизмеримы. Если наиболее медленно идут химические реакции и они лимитируют общую скорость, то говорят, что процесс происходит в кинетической области в этом случае технологи стремятся усилить именно те факторы (концентрация исходных веществ, температура, применение катализаторов и пр.), которые влияют особенно на скорость реакции. Если общую скорость процесса лимитирует подвод реагентов в зону реакции или отвод продуктов, то говорят, что процесс происходит в диффузионной области, и стремятся увеличить скорость диффузии путем перемешивания (турбулизации реагирующей системы), повышения температуры и концентраций, перевода системы из многофазной в однофазную и т. д. Если скорости всех элементов, составляющих технологический процесс, соизмеримы (почти одинаковы), 10 необходимо воздействовать прежде всего такими факторами, которые наиболее сильно ускоряют как диффузию, так и реакции. [c.52]

Значимость точного контроля температуры в зоне катализа и возникающие при этом затруднения освещались в п. 4 4 главы II и не требуют повторного рассмотрения. Что касается моделирования промышленных гидравлических режимов в лабораторных условиях, то оно представляет еще большие трудности, а иногда просто невыполнимо. Поэтому во многих случаях приходится руководствоваться только постоянством гидродинамических режимов во всех опытах. Особенно большое значение это условие имеет для многофазных процессов. Однако оно весьма важно и в других, даже сравнительно простых, случаях. Так, при изучении газовых мономолекулярных реакций над твердыми катализаторами в проточных условиях при переходных от ламинарного к турбулентному режимах нередко наблюдаются значения коэфициента р в уравнении (2. 1. 59), большие, чем единица теоретически же р может изменяться от —сс до 1. Это отступление обычно отмечается в тех случаях, когда все опыты ведутся в одном и том же реакторе с постоянной загрузкой катализатора. В этих условиях при уменьшении объемных скоростей происходит соответствующее снижение линейных скоростей (и параметров Рейнольдса). [c.422]

При гомогенном катализе катализатор и реагирующие вещества находятся в одном физическом состоянии и образуют однофазную (однородную) систему. Гетерогенный или контактный) катализ протекает в неоднородной (многофазной) системе, в которой катализатор (контакт) и реагирующие вещества находятся в разных фазах и отделены друг от друга границей раздела фаз (межфазной поверхностью). Большинство промышленных каталитических процессов относится к гетерогенном/ катализу. [c.463]

Реакция осуш,ествляется в сложной многофазной системе газ — жидкость — катализатор (один из реагентов вводят в жидком виде, а другой — в виде газа). Так как непосредственное превраш,ение возможно только на поверхности диспергированного в жидкости катализатора, то газ, прежде чем прореагировать, должен раствориться в жидкости. Поэтому активной концентрацией газа является его концентрация в растворе, пропорциональная давлению. При достаточно интенсивном перемешивании и барботаже газа через реакционный объем можно считать, что концентрация газа в ходе всего опыта не меняется. Следовательно, изменение скорости реакции в ходе опыта определяется изменением концентрации жидких веществ. [c.283]

В работе [103] и других исследованиях Л. Я. Марголис сопоставлялись электрофизические свойства катализаторов, с их структурой и селективностью действия в реакциях окисления углеводородов. Установлено, что в зависимости от состава смешанных катализаторов необходимо разграничивать области концентраций компонентов системы (модифицирование, химические соединения, многофазные системы). При модификации окислов регулирование селективности достигается введением добавок с различной электроотрицательностью, изменяющих электронные свойства поверхности. При образовании химических соединений из окислов селективность реакции зависит от взаимного расположения металлических и кислородных ионов на поверхности. В области многофазных систем для катализа имеют значение оба этих фактора. [c.92]

Давно известно, что для различных каталитических реакций применяют не только простые окисные катализаторы с добавками, но также смешанные системы, состоящие из соизмеримых количеств двух и более окислов металлов. При приготовлении этих катализаторов наблюдается- образование твердых растворов и химических соединений, а в ряде случаев остается многофазная система. Изучение каталитической активности таких катализаторов показало, что их удельные поверхности изменяются не аддитивно по мере возрастания содержания одного окисла металла в другом [397]. Поэтому большой экспериментальный материал, накопленный с 1930 г. по различным реакциям на смешанных катализаторах, приводил авторов к неправильному выводу об изменении скоростей и селективности при усложнении состава. [c.261]

Хинолин и различные органические основания отравляют катализаторы SiOg—AI2O3, блокируя кислотные активные центры с другой стороны, хемосорбция оснований (NHg и т. д.) на этом катализаторе позволяет оценить число активных центров. В заключение следует подчеркнуть, что проблемы, возникающие при исследовании сложных многофазных катализаторов, не могут быть решены до тех пор, пока не будут поняты явления, происходящие на самых простых катализаторах. [c.202]

Таким образом, на сложных оловомопибденоксидных катализаторах, модифицированных соединениями железа и щелочных металлов, при сравнительно низких температурах можно осуществить окисление пропилена в ацетон и и -бутилена в ме-типэтилкетон с достаточно высокой селективностью. Как и в случае других оксидных катализаторов парциальнохх) окисления олефинов, катализаторы для этого процесса являются многофазными, и их активность, помимо прочности связи кислорода с поверхностью, зависит от кислотно-основных свойств, которые можно регулировать введением определенных добавок. Необходимой фазой в этих катализаторах являются твердые растворы молибдена и диоксида олова, кислотность которых регулируется концеетрацией восстановленных ионов молибдена. [c.58]

Таким образом, расчетные исследования, проведенные с применением модельных подходов механики многофазных сред, лабораторные и промышленные испытания показали возможность и перспективность предотвращения образования фенола в процессе каталитического крекинга путем ввода восстанавливающего агента (углеводородов) в регенерированный катализатор до его контактах сырьем. Данный метод является альтернативным предложенному выше способу введения в сырье каталитического крекинга добавок, ингибирующих окисление, и позволяет полностью предотвратить протекание окислительной конверсии- в процессе каталитического крекинга. В результате происходит не только предотвращение образования фенола и других продуктов окисления, ио и повышение количества и качества целевых продуктов процесса за счет увсличспия доли целевой катали гической конверсии. [c.124]

Синтез реакторных систем. В практике исследований синтез реакторных систем в основном ограничивается вопросами распределения нагрузок на параллельно работаюш ие системы, распределения времени пребывания в каскадах реакторов и как самостоятельная проблема не получил достаточного развития. Большое число оптимизационных задач химических реакторов решается для исследования распределения температур, времени пребывания, старения катализатора, его регенерации и так далее, т. е. частным вопросам повышения эффективности единичных реакторов. Большое внимание уделяется также исследованию гидродинамической структуры потоков одно- и многофазных ре акторов. Вместе с тем стадия химического превращения является лишь частью химического производства и связана по крайней мере материальными потоками с другими стадиями. Подход, используемый при оптимизации технологдческой схемы на основе аддитивности критерия, не может обеспечить глобального оптимума. Большой интерес с точки зрения интегрального подхода к синтезу технологической схемы представляют реакторы с рециклами, с тепловым объединением. Очевидно, решение этих задач следует проводить совместно с синтезом схем химического превращения, так же как и с последующей стадией — выделением продуктов реакции. [c.452]

В смешанных катализаторах, где компоненты находятся в соизмеримых количествах (например, в алюмокобальт- или алюмоникельмо-либденовых катализаторах процессов гидроочистки нефтяного сырья) могут образоваться новые, более активные соединения, их твердый раствор в основном компоненте или же многофазные системы, обладающие специфическим каталитическим действием. Так, Со или № в отдельности обладают высокой де- и гидрирующей активностью, но исключительно чувствительны к отравляющему действию сернистых соединений. Мо в отношении этой реакции малоактивен, но обладает большим сродством к сернистым соединениям. Катализаторы, в которых одновременно присутствуют Мо и Со или N1 в оптимальных соотношениях, весьма эффективны в реакциях гидрогенолиза сернистых и других гетероорганических соединений нефтяного сырья. [c.199]

Начнем с проблемы подбора катализаторов, которая нам представляется самой трудной из всех проблем теории катализа и разработана меньше других. Подбор неотделим от представлений о глубоком механизме процессов, который нам недостаточно известен, но несомненно, не один и тот же во всех случаях. Он требует четкого представления о химии и структуре активных контактов, а для применяемых многофазных систем эти данные, как правило, отсутствуют. Он требует также объективной характеристики большого числа контактов разного типа и состава, полученных в сравнимых условиях, а такого материала также нет. Трудность усугубляется тем,что,нарядустакими почти универсальными катализаторами, как галогениды алюминия или ионы водорода в органическом катализе или платина и палладий, встречаются контакты с узкой областью применения, как, например, металлический натрий при полимеризации дивинила или серебро при мягких окислительных реакциях и, наконец, ферменты с их сугубой специфичностью . Мы знаем, с одной стороны, такие реаг ции, как разложение перекиси водорода и озона, ускоряемые почти любым твердым телом, и, с другой стороны, такие реакции, как синтез аммиака или окисление этилена в окись этилена, для которых известны единичные катализаторы. Повидимому, —это отражение многообразия глубоких механизмов катализа, с одной стороны, и существования веществ, поливалентных и моновалентных по своим каталитическим функциям, с другой. [c.10]

Жидкофазные каталитические процессы в указанном плане обладают рядом особенностей, однако принципиальные отличия этих реакций от газофазных здесь проявляются тогда, когда поток реагентов становится двухфазным или многофазным, т. е. когда реакции на катализаторе протекают между жидкостью и газом или двумя несмеши-вающимися жидкостями. Мы здесь рассмотрим только последние случаи, поскольку к однофазному жидкостному потоку с точностью до абсолютных значений коэффициента приложимы закономерности и уравнения, выведенные для газофазных гетерогенно-каталитических процессов. Ограничимся наиболее часто встречающимися случаями двухфазного потока реагентов, в основном потока жидкость—газ. Качественно, без потери общности, можно принять за основу сумму явлений, имеющих место при газо-жидкостной реакции типа А+В— на твердом катализаторе, соответствующей таким реакциям, как гидрирование, алкилирование ароматики низшими олефинами и т. п. Газообразное вещество А для того, чтобы достигнуть твердой поверхности, на которой протекает реакция, должно сперва перейти из дисперсной (газовой) фазы в сплошную (жидкую) фазу, а затем раствориться в ней. После этого вещество А должно продиффундировать через систему капилляров в зерне катализатора и, наконец, сорбироваться на поверхности катализатора. Вещество В из жидкой фазы должно продиффундировать только через капилляры и затем сорбироваться на поверхности. Образовавшееся на поверхности вещество С должно десорбироваться и, продиффундировав через капилляры, выйти в объем. Таким образом, в многообразных жидкостных системах возникает принципиально новая стадия — стадия межфазной диффузии, частично или полностью определяющая общую скорость каталитического процесса. Скорость этой стадии зависит как от поверхности контакта между фазами, так и от величины эффективных коэффициентов диффузии компонентов реакции из одной фазы в другую. [c.76]

Газожидкостные реакции. В принципе подходы к исследованию систем газ — жидкость и многофазных жидкостных систем не отличаются один от другого. Если имеется фазовая диаграмма состояний и обеспечено энергичное перемешивание, то с известным приближением кинетические исследования можно проводить в описанной выше аппаратуре, что обычно и делается. Однако даже учет фазового состояния не дает возможности избежать ошибок в кинетических исследованиях. Причина этого состоит в том, что реакционной средой в любой газожидкостной реакции является жидкость, т. е. на поверхности катализатора реакция происходит между жидкостью и расстворенным в ней газом. Из-за поверхностного натяжения жидкость заполняет поры пористых катализаторов или покрывает поверхность монолитных, поэтому, когда частица катализатора попадает в газовый пузырь, доступ реагентов к ней прекращается. Следовательно, в зависимости от гидродинамической обстановки в системе газ — жидкость может измениться среднее фактическое время взаимодействия катализатора с реагентами. Поэтому для выяснения истинной кинетической картины реакций, протекающих в системах газ — жидкость, эксперимент надо вести с раствором газообразного реагента в жидкости, замеряя концентрацию реагирующего газа в растворе. [c.199]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология