Катализаторы глубокого окисления органических веществ

Реакции глубокого окисления органических веществ катализируются переходными металлами и их окислами. Наиболее активны металлы платиновой группы и окислы железа, меди, хрома и других металлов. Отличительной особенностью процессов термокаталитической очистки яв ляется отсутствие системности в свойствах катализаторов и окисляемых веществ, поэтому можно рассматривать лишь некоторые их харак-те]шые тенденции. В частности, к наиболее трудно окисляемым органическим примесям относятся предельные углеводороды, при этом увеличение молекулярной массы этих веществ позволяет проводить процесс окисления при более низких температурах так, скорость окисления бутана на оксидных катализаторах в 10 раз выше, чем скорость окисления метана [11]. Значительно легче окисляются непредельные и ароматические углеводороды, например в присутствии двуокиси марганца пропилен при 300 °С окисляется в 10 раз, а пропан - почти в 10 раз медленнее, чем ацетилен [12]. При окислении кислородсодержащих органических веществ легче других соединений окисляются спирты, затем следуют альдегиды, кетоны, эфиры, кислоты [13-16]. [c.10]

Химизм полного глубокого окисления органических веществ до оксида углерода и воды весьма сложен и включает большое число гипотетических промежуточных компонентов (продуктов реакций), радикалов и комплексов катализатор + компонент или радикал [4]. Упрощенно его можно охарактеризовать последовательно параллельной реакцией превращения органических соединений ( ) р углерод (С), водород (Н ), диоксид углерода (СО ) и воду (Нр), пренебрегая наличием большого числа промежуточных продуктов реакций в реакционной среде [57] [c.62]

КАТАЛИЗАТОРЫ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ [c.35]

Поскольку помимо качественного состава катализатора его свойства сильно зависят от соотношения элементов и способа его приготовления, число возможных вариаций оказывается чрезвычайно большим. В периодической и особенно патентной литературе имеются сведения о свойствах самых различных комбинаций оксидов, изучаемых или предложенных в качестве катализаторов глубокого окисления органических веществ. Рассмотрим только те системы, которые представляют практический интерес. [c.54]

Катализаторы глубокого окисления органических веществ условно разделяют на следующие группы [325] 1) металлы 2) полупроводники (которые также делятся на простые и смеси окислов металлов) 3) соли (сульфиды, хлориды металлов). [c.114]

Исследование глубокого окисления органических веществ на промышленных катализаторах [c.16]

Но глубокое окисление органических веществ на этих катализаторах при объемной скорости 20000-60000 ч" дости-гается также при высоких температурах, порядка 300-400°С. [c.25]

Реакции глубокого окисления органических веществ практически необратимы, что позволяет при наличии подходящих катализаторов полностью превратить токсичные органические вещества в безвредные продукты — диоксид углерода и воду. [c.5]

В связи с указанным разработка каталитических методов глубокого окисления органических веществ требует детального исследования как катализаторов, так и кине-, тики и механизма каталитической реакции. [c.6]

Поскольку в процессе глубокого окисления органических веществ вследствие экзотермичности реакции в слое катализатора могут развиваться высокие температуры, необходимо чтобы катализатор был термостойким. Обычно под термостойкостью катализатора подразумевают его способность сохранять свою активность в процессе работы при высоких температурах. К сожалению, многие катализаторы, обладающие большой начальной активностью, теряют ее в результате работы при высоких температурах, вследствие спекания и уменьшения поверхности. [c.10]

Еще одной важной характеристикой катализатора является его стойкость к отравлению всевозможными примесями, содержащимися в газах. Особенно распространенным каталитическим ядом является водяной пар-продукт глубокого окисления органических веществ. [c.11]

Доля гомогенной составляющей реакций глубокого окисления органических веществ зависит как от состава и строения окисляемой молекулы, так и от температуры и природы используемого катализатора. [c.78]

Кинетические уравнения реакций глубокого окисления органических веществ (как и других каталитических реакций), выведенные без учета воздействия реакционной среды на катализатор, не отражают действительного механизма каталитической реакции. Даже хорошее соответствие рассчитанных по этим уравнениям и экспериментально определенных скоростей реакций не может рассматриваться как подтверждение справедливости представлений о механизме рассматриваемой реакции, использованных при выводе этих уравнений, пока не будет установлена идентичность кинетики реакции для стационарного и нестационарного состояния катализатора. [c.117]

Глубокое окисление органических веществ является экзотермической реакцией, в результате чего наблюдается разогревание катализатора и реакционной смеси. [c.121]

Неполное окисление различных органических соединений на гетерогенных катализаторах используется в современной химической промышленности для синтеза ценных кислородсодержащих продуктов окиси этилена из этилена, акролеина и акриловой кислоты из пропилена, бутадиена из бутена, фталевого ангидрида из нафталина или о-ксилола, малеинового ангидрида из бензола или бутена, формальдегида из метанола, акрилонитрила из пропилена и аммиака и т. д. [15]. Помимо этого, на практике используется также глубокое окисление органических веществ при каталитической очистке воздуха и других газов. Исследование процессов рассматриваемого класса дает также ценный материал для решения фундаментальных проблем теории катализа научного предвидения каталитических свойств — активности и селективности, исследования характера промежуточного химического взаимодействия в ходе катализа и роли различных типов механизмов каталитических процессов. [c.187]

Систематические исследования глубокого окисления органических веществ на простых окисных катализаторах проведены в работах [16, 20, 33, 35, 38]. [c.189]

Кроме того, современная трактовка механизма глубокого окисления органических веществ в растворах кислородных соединений хлора основана на теории, согласно которой эти вещества реагируют с кислородом, предварительно переведенным в активированное состояние в результате разложения активного хлора [78, 91]. С этих позиций и обосновывается целесообразность использования в технологии электрохимической деструкции органических загрязнений катализаторов разложения остаточного активного хлора на ионы С] и атомарный кислород, обладающий еще более высокой реакционной способностью, нежели активный хлор. [c.139]

Для глубокого окисления органических веществ применяют разнообразные катализаторы металлы, индивидуальные оксиды и сложные оксидные системы (шпинели, перовскиты и т.д.). Названные вещества используют либо в виде массивных катализаторов, либо в виде катализаторов, нанесенных на специальные носители. Металлическими катализаторами окислительных процессов являются только благородные металлы, так как другие металлы при высоких температурах в присутствии кислорода оказываются неустойчивыми они или превращаются в соответствующие оксиды, или покрываются оксидной пленкой. [c.9]

В этой главе описаны различные промышленные катализаторы (оксидные и металлические) для глубокого окисления органических веществ и СО. Для сравнения активности их в работе сопоставлены [18, с. 80-92] скорости превращения метана и бутана (табл. 2.19). [c.70]

Обобщение исследований ряда основных проблем глубокого окисления органических соединений дано в работах Л.Я.Марголис, О.В.Крылова, В.А.Ройтера, С.Л.Кипермана, В.Д.Сокольского, Г.И.Голодца, В.В.По-новского, Я.Б.Гороховатского, В.М.Власенко и других ученых. Разработаны многочисленные катализаторы глубокого окисления органических веществ как металлического типа (в основном, нлатина или палладий или их смеси, нанесенные в небольших количествах на инертный носитель), так и более дешевые катализаторы - оксиды металлов, однако при этом остается далеко до конца не решенной проблема их выбора для конкретных процессов очистки газов [10]. Приводимые в технической литературе данные редко содержат информацию, позволяющую моделировать процесс термокаталитической очистки газов на основе экспериментальных материалов [11], которые к тому же часто противоречивы. В связи с этим нами сделана попытка обобщения и анализа ряда задач термокаталитической очистки паровоздушных смесей от примесей наиболее характерных органических веществ, содержащихся в отходящих газах про- [c.9]

Глубокое окисление органических веществ представляет собой, как правило, сложный многостадийный процесс, в результате которого из молекулы окисляемого вещества (содержащей иногда помимо атомов углерода и водорода и атомы других элементов) получаются более простые молекулы-СО2, Н2О. Для осуществления каталитических процессов с высокой скоростью требуются катализаторы с большим числом активных центров на поверхности. Очень важным является характер взаимодействия окисляемой молекулы с катализатором, т. е. природа поверхностных промежуточных форм (карбокси-латов, карбонатов, продуктов окислительного уплотнения и др.). Высокая подвижность кислорода и наличие на поверхности катализатора прочно адсорбированных молекул окисляемого вещества (ее фрагментов или продуктов уплотнения) создают условия, необходимые для быстрого протекания глубокого окисления. [c.6]

Благородные металлы, особенно платина и палладий, проявляют высокую каталитическую активность во многих химических реакциях. Платиновые катализаторы щироко используют в процессах нефтепереработки (например, в платформин-ге) палладиевые катализаторы нащли применение в процессах гидрирования непредельных органических соединений. Наряду с этим металлы платиновой группы проявляют высокую активность в реакциях глубокого окисления органических веществ и оксида углерода, и по своей активности (в расчете на один атом активного вещества) они значительно превосходят другие катализаторь . [c.35]

Помимо активности применяемого катализатора скорость глубокого окисления органических веществ зависит от их химического состава, строения и молекулярной массы. В качестве примера ниже приведены относительные реакционные способности углеводородов с одинаковым числом углеродных атомов в реакции глубокого окисления на оксиде меди(П) [111] (300 °С, Ркн = 0,1 Па, Ро, = 15Па) [c.94]

Каталитическая активность сложных оксидных систем как и индивидуальных оксидов хорощо коррелирует с прочностью связи кислорода в решетке твердых тел. С увеличением прочности этой связи активность сложных оксвдных катализаторов в реакциях глубокого окисления органических соединений, как правило, убьтает. Зависимость между скоростью глубокого окисления органических веществ на различных катализаторах и прочностью связи кислорода с их поверхностью часто рассматривается как доказательство протекания указанных реакций по стадийной схеме, включающей отрыв поверхностного кислорода в качестве обязательной (даже лимитирующей) стадии процесса. В то же время известны и другие, неокислительные реакции, для которых также наблюдается довольно хорошая корреляция между скоростью катализа и прочностью связи кислорода. Например, на молибдатах различных элементов существует зависимость между скоростями изомеризадии бутена-1 в бутен-2, глубокого окисления олефинов и восстановления поверхности водородом и пропиленом (рис. 20). Скорости всех указанных реакций зависят от энергии связи кислорода с катионом. [c.100]

Принято считать, что реакции глубокого окисления органических веществ протекают через образование на поверхности карбонатных и карбоксилатньк структур. Существование таких структур на поверхности катализаторов устанавливают по наличию в ИК-спектрах адсорбированньк веществ полос поглощения с определенными волновыми числами. Однако однозначных доказательств образования СО2 только через эти структуры и того, что это единственный путь глубокого окисления, в литературе нет. [c.111]

Обнаружение карбонатно-карбоксилатных структур на катализаторах методом ИК-спектроскопии должно свидетельствовать об их достаточно высокой концентрации. Из этого следуют два взаимосвязанных вывода 1) если глубокое окисление органических веществ протекает через карбонатно-карбоксилатные структуры, то скорость процесса должна определяться их разложением и 2) скорости глубокого окисления разлир(ых органических веществ должны не очень сильно различаться. Последнее не согласуется с литературными данными о реакционной способности различных органических веществ. [c.112]

Рассмотренные опытные данные по каталитическим свойствам веществ в отношении окисления органических соединений указывают на существование определенной взаимосвязи между типом катализируемой реакции и положением в таблице Менделеева элементов, входящих в состав соответствующих оптимальных катализаторов. Так, наиболее активные металлические и окисные катализаторы глубокого окисления различных веществ обычно содержат элементы УИ1 групп — платину, палладий, кобальт, никель, а также элемены соседних побочных подгрупп УИ и I групп (медь, марганец). Неполное окисление различных соединений в органические кислоты или их ангидриды, а также ароматических веществ и спиртов в карбонильные соединения лучше всего катализируют окисные контакты на основе ванадия и молибдена — переходных элементов У и У1 групп. Мягкое окисление олефинов эффективно ускоряется катализаторами, содержащими элементы побочной погруппы I группы (Си, А ), а окислительное дегидрирование — сложными окис- [c.212]

Вторым источником формирования исследований в области каталитического окисления углеводородов кислородом явились работы по глубокому окислению органических веществ, т. е. работы, связанные с изучением реакции (5). Многие исследователи отмечали, что при сжитании органических веществ, в том числе и углеводородов, наряду с продуктами полного сгорания— углекислым газом и водой,— образуются продукты неполного сгорания . Это обстоятельство и побуждало, даже при элементарном анализе, проводившемся в токе кислорода, пользоваться катализаторами, интенсифицирующими окисление. [c.305]

В первую группу каталитических процессов он включил реакции глубокого окисления органических веществ, разложения нестойких кислородсодержащих соединений в твердой и газовой фазах, гидрирование и дегидрирование углеводородов, ароматизацию углеводородов. Все эти реакции он объединил потому, что В их. механизме существенную роль играют электронные переходы и что они катализируются твердыми телами, обладающими легко возбудимыми электронами или электронами, легко переходящими в полосу проводимости . К числу такого рода катализаторов он отнес интенсивно окрашенные в видимой части спектра (или близкой ультрафиолетовой части) окислы, сульфиды и другие соли, а также металлы, обладающие интенсивным поглощением в видимой части ипектра. Отсюда была [c.212]

Примером такого приема является разработанный в ИХН АН КазССР способ регулирования селективности контактного окисления добавками паров воды. Вода относится к непременным продуктам неполного и глубокого окисления органических веществ. В объеме и на поверхности катализатора она активно взаимодействует с промежуточными продуктами, поставляя им атомы водорода и гидроксильные группы [3] Способность воды передавать органическому веществу гидроксильные группы отмечается в ряде работ. В частности, гидроксилирующее действие воды было зарегистрировано по образованию бензойной кислоты в ходе взаимодействия бензальдегида или бензила с Н2О в отсутствие кислорода на окисном олово-ванадиевом катализаторе [86] и по образованию фенола при окислительном де-карбоксилировании бензойной кислоты на этом же контакте [87]. Возможность перемещения атома кислорода из молекулы воды в молекулу окисляемого вещества при окислении пропилена и дурола рассмотрена в публикациях [10, 88, 89]. [c.39]