Применение КИМ в гетерогенном катализе

Фундаментом прогнозирования активности, селективности и других специфических свойств катализатора должна стать детальная микроскопическая теория гетерогенного катализа, опирающаяся на современные представления квантовой химии и теории твердого тела. Описывая элементарные акты реакций и превращений вещества на поверхности реального катализатора, такая теория в принципе дает возможность не только в полной мере понять механизм, кинетику и термодинамику катализа, но и предсказать каталитическую способность того или иного металла, полупроводника, диэлектрика в конкретной химической реакции. Однако незавершенность теорий катализа не позволяет однозначно предсказывать оптимальный состав промышленных катализаторов и другие их характеристики для действующих и проектируемых производств. До сих пор решение проблемы подбора катализаторов опирается в значительной мере на эмпирические подходы, сопряженные с большими затратами рутинных форм труда. Так, в поисках первого катализатора для синтеза аммиака было исследовано около 20 тыс. различных веществ [1, 2]. В 1973 г. число известных органических соединений оценивалось в 6 млн. Ежегодно только в нашей стране синтезируется более 40 тыс. новых химических соединений. Таким образом, разработка научно обоснованных целенаправленных стратегий поиска катализаторов представляет актуальную проблему современного катализа. Актуальность проблемы подтверждается еще и тем, что коло 90% промышленных химических и нефтехимических производств ведется с применением катализаторов. [c.56]

Применение методов прикладной статистики в задачах анализа и прогнозирования свойств катализатора требует корректного учета специфики решаемых задач и возникающих ограничений. Так, в гетерогенном катализе широко распространено явление взаимного влияния катализатора и реакционной среды. Примером такой ситуации может служить гетерогенное окисление бензола и ксилола на ванадиевых катализаторах, когда вследствие разности в восстановительных потенциалах обоих углеводородов меняется стационарный состав катализатора по слою. В работе (291 показано, что дегидратация алифатических спиртов на оксидных катализаторах (оксидах А1, Хг, 31) хорошо описывается уравнением Тафта с литературными значениями а. Однако коэффициент чувствительности а изменяется от оксида к оксиду. Следовательно, мы приходим к необходимости учитывать опосредованное влияние других переменных. Это обстоятельство делает необходимым использовать такие измерители статистической связи, которые были бы очищены от подобного влияния [21. [c.68]

Различают два основных класса каталитических процессов— гомогенный и гетерогенный катализ. Гомогенный катализ рассматривался в главе II. Гетерогенные каталитические процессы с применением главным образом твердых катализаторов имеют огромное промышленное значение. Помимо специфичности действия, твердые катализаторы обладают высокой термостабильностью и легко отделяются от реакционной среды. Некоторые наиболее важные гетерогенные каталитические процессы перечислены в табл. 52. [c.202]

Применение гетерогенного катализа в производстве органических соединений отличается большим разнообразием. Прямой синтез метилового спирта из водорода и окиси углерода осуществляется путем гетерогенного каталитического процесса. Путем окисления метилового спирта на медном или других катализаторах можно получить формальдегид, необходимый для производства [c.499]

Применение гетерогенного катализа при крекинге нефти, т. е. при получении легких моторных топлив из тяжелых фракций нефти, оказалось весьма эффективным. Гетерогенный катализ используется при получении различных органических соединений из углеводородов нефти, природных и промышленных газов, при гидрогенизации жиров (получение твердого пищевого жира из жидкого растительного масла) и в ряде других производств. [c.500]

Несмотря на обширное практическое применение гетерогенного катализа до настоящего времени нет единой теории его. Это связано со сложностью процесса. Наиболее распространенной является адсорбционная теория, согласно которой на поверхности катализатора происходит адсорбция, т. е. концентрирование реагирующего вещества на поверхности катализатора. Адсорбция является результатом взаимодействия неуравновешенных сил поверхностных частиц твердого катализатора с молекулами реагирующего вещества из газо- [c.36]

Применение гетерогенного катализа в производстве органических соединений отличается большим разнообразием. Прямой синтез метилового спирта из водорода и окиси углерода осуществляется путем гетерогенного каталитического процесса. Путем окисления метилового спирта на медном или других катализаторах можно получить формальдегид, необходимый для производства некоторых видов пластических масс. Из тех же окиси углерода и водорода, получаемых в конечном счете из угля, воды и воздуха, можно вырабатывать жидкие органические продукты, близкие по свойствам к бензинам и применяемые в качестве моторных топлив. Это дает возможность получать моторные топлива из минеральных углей и служит одним из путей решения так называемой проблемы ожижения угля, которая для стран и краев, не имеющих источников нефти, является важной народнохозяйственной проблемой. [c.493]

Применение гетерогенного катализа при крекинге нефти, т. е. при получении легких моторных топлив из тяжелых фракций нефти, оказалось весьма эффективным. [c.345]

Цепная теория вновь, но уже иным, вполне научным путем привела исследователей к применению гетерогенного катализа в окислительных процессах. [c.109]

Разнообразие промышленного применения гетерогенного катализа неуклонно возрастает широким фронтом ведутся исследования, имеющие целью разработку усовершенствованных и новых каталитических процессов для производства существующих либо новых продуктов. Благодаря дальнейшему увеличению ассортимента углеводородного сырья и простых промежуточных продуктов, этих потенциально дешевых исходных материалов, постоянно расширяются возможности внедрения нововведений в этой области. [c.113]

Не останавливаясь на других возможных случаях применения гетерогенного катализа, на основании лишь изложенного в настоящем разделе материала можно сказать, что перспективы развития и применения каталитических реакций являются в целом чрезвычайно обширными, а их большое экономическое значение — бесспорным. Если к тому же учесть и большой теоретический интерес раскрытия механизма каталитических реакций, то становится совершенно понятной причина появления весьма значительного количества исследований, посвященных вопросу катализа, среди которых видное место принадлежит работам советских ученых. [c.54]

Не останавливаясь на других областях применения гетерогенного катализа, на основании изложенного можно сказать, что перспективы применения каталитических процессов чрезвычайно обширны, а их большое значение как прогрессивных промышленных методов бесспорно. [c.44]

Для применения гетерогенного катализа в промышленности требуется знать ряд факторов, определяющих эффективность работы катализаторов. Наиболее важные из этих факторов рассматриваются ниже. [c.81]

С увеличением масштабов производства синтетических продуктов на основе ароматических углеводородов возникли новые методы синтеза—парофазные процессы, процессы с применением гетерогенного катализа, высоких температур и высоких давлений. Были разработаны новые реакции, протекающие с разрушением ароматического ядра и превращением ароматических соединений в гидроароматические и алифатические. Ряд многостадийных технологических схем производства был упрощен и уменьшено [c.471]

Промышленное применение гетерогенного катализа. . 471 Кинетика гетерогенного катализа............472 [c.232]

Новые химические методы, в частности применение гетерогенного катализа, позволяют также получать более простые веш,ества из более сложных, например превраш,ать полициклические углеводороды (нафталин) в гомологи бензола . [c.28]

Б о р е с к о в Г. К., С л и н ь к о М. Г. Применение методов теории подобия в гетерогенном катализе.— Химическая промышленность , 1962, № 6. [c.167]

Формулируют дифференциальные уравнения, описывающие одновременно протекающие и влияющие друг на друга процессы химическую реакцию, диффузию, теплопередачу и потерю напора. Такие данные, как константы скорости реакции, коэффициенты диффузии, теплопередачи и трения, могут быть получены путем соответствующих корреляций или экспериментально. После подстановки этих данных в дифференциальные уравнения последние могут быть решены. Во многих случаях, особенно в процессах гетерогенного катализа, указанные уравнения решаются без помощи электронных вычислительных машин лишь с большим трудом. Отметим, что в настоящее время производство и применение математических машин непрерывно возрастает. В весьма недалеком будущем электронные вычислительные машины могут стать серьезным конкурентом опытных установок. [c.340]

Широкое применение в химической промышленности находит гетерогенный катализ. Большая часть продукции, вырабатываемой к настоящее время этой промышленностью, получается с помощью гетерогенного катализа. При гетерогенном катализе реакция протекает ка поверхности катализатора. Отсюда следует, что [c.179]

Задача называется хорошо определенной, если решающий ее располагает каким-то способом узнать, когда он решил данную задачу. Иначе говоря, хорошо определенной называется задача, для которой при ее заданном предполагаемом решении можно применить алгоритмический метод, позволяющий определить, является ли оно на самом деле решением. Большинство задач, возникающих в гетерогенном катализе, так же как и в других областях знаний, являются плохо определенными мы выбираем некоторую последовательность действий, не будучи уверенными, что они окажутся эффективными в данных обстоятельствах. Хорошо определенные задачи обычно таковы, что в принципе существует некий алгоритмический метод их решения. Если пространство решений, содержащее истинное решение, весьма ограничено, то простейший способ решения — полный перебор. Однако при возрастании размерности пространства решений возникает так называемое проклятие размерности, приводящее к комбинаторному взрыву . Вследствие комбинаторного взрыва задачи могут быть решены лишь при условии существенного ограничения объема поиска путем применения эвристического программирования. Поэтому эвристику (эвристический метод) определяют как некоторое произвольное правило, стратегию, упрощение или любое другое средство, которое резко ограничивает объем поиска решения в крупных многомерных проблемных пространствах (пространствах решений проблем). [c.48]

Второе направление квантовохимического прогнозирования катализаторов связано с построением квантовохимических моделей поверхностей твердых тел, структуры хемосорбированных комплексов субстрат — катализатор или непосредственным изучением акта реакции на различных контактах. Молекулярные модели нашли широкое применение для решения различных задач теории твердого тела, в том числе связанных с адсорбцией и гетерогенным катализом. Их достоинствами являются относительная простота, наглядность, возможность точного учета геометрии решетки и химической природы атомов, а недостатками — трудности адекватного учета непрерывного спектра зонных состояний твердых тел. [c.61]

Основной областью применения газожидкостного псевдоожижения, по-видимому, являются процессы гетерогенного катализа с жидкими и газообразными компонентами в различных сочетаниях. Одной из определяющих стадий таких процессов является перенос вещества через поверхность раздела газовой и жидкой фаз. [c.672]

Совсем другой эффект воздействия гидродинамических факторов был открыт в условиях функционирования гетерогенно-катали-тичеоких систем в различных типах проточных реакторов, созданных в результате новейших успехов в учении о химическом процессе, Достоинства гетерогенного катализа хорошо известны. Они заключаются не только в резком повышении окорости процесса в заданном направлении за счет активации молекул реагента при их контакте с твердым катализатором, но также еще в удобстве отделения катализаторов от продуктов реакции. Однако вместе с решением многих важных задач, связанных с ускорением и управлением химическим процессом, применение гетерогенного катализа вызвало и трудности. Оказалось, что скорость реального химического процесса, протекающего посредством катал изаторов, определяется законами не только химической, но и физической — диффузионной—кинетики, так как диффузия реагентов часто является [c.143]

Область применения гетерогенного катализа весьма широка и продолжает расширяться. В связи с заметным повышением стоимости нефти и истощением ее сырьевых ресурсов в недрах Земли ведутся большие исследования по каталитическим процессам химической переработки других горючих ископаемых (уголь, сланцы, природный газ) с целью получения топлив, зо леводоро-дов, кислородсодержащих органических соединений и других веществ. [c.637]

Обратимся теперь к примерам практического применения каталитических процессов. Применение гетерогенного катализа при синтезе аммиака, при получении из него азотной кислоты, при получении серной кислоты дало возможность поставить массовое производство дешевых аммиака, азотной и серной кислот и на их базе развить промышленность азотных и фосфорных удобрений, некоторых видов пластических масс, искусственной кожи, фотокинопленки и ряда других продуктов. [c.344]

Промышленное применение гетерогенного катализа. Промышленные реакции К. г. в газовых системах обычно осуществляют в неподвижном слое зернистого катализатора, через к-рый проходит реакционная смесь. За последние 20 лет получили распространение контактные аппараты с псевдоожиженным слоем катализатора, поддерживаемом во взвешенном состоянии подымающимся потоком реакционной смеси. Преимущество катализа в псевдоожиженном слое заключается в полноте выравнивания темн-ры в слое, высоком коэфф. теплопередачи между слоем и поверхностями теплообмена, легкости непрерывной смены катализатора, возможности применения мелкозернистых катализаторов. Основным недостатком является истираемость катализатора и необходимость специальных приспособлений для отделения его от газового потока. Катализ в псевдоожиженном слое целесообразно испо.пьзовать в случаях частой смены каталпзатора для-регенерации, необходимости отвода больших количеств тепла реакции и, в нек-рых случаях, для увеличения стенени использования внутренней поверхности зерен путем значительного уменьшения их размеров. [c.236]

Впервые эта реакции была осуществлена исиовоаоложником применении гетерогенного катализа органической химии, русским ученым М. М. Зайце р.ым в 1872 г. [c.418]

На протяжении всей своей 150-летней истории содовое производство усваивало и развивало наиболее важные и совершенные технические приемы ведения химических процессов. Так, наряду с сернокислоФным производством, в содовом производстве был широко использован и доведен до большого совершенства принцип непрерывного производственного процесса и взаимодействия жидкостей и газов, причем в масштабах, не известных до того времени. В больших масштабах были применены здесь также и каталитические процессы. Особенно важно подчеркнуть первое промышленное применение гетерогенного катализа в хлорном процессе, тесно связанном с содовым производством. [c.8]

КИНЕТИЧЕСКОИ МОДЕЛИ ДАННЫХ ПРОЦЕССОВ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И АППАРАТУРА БЕЗГРАДИЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ, ПРОТОЧНО-ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ УСТАНОВКА, РЕАКТОР С ВИБРООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА ХРОМАТОГРАФИЯ, ФОТОКОЛОРИМЕТРИЯ. ИССЛЕДОВАНА КИНЕТИКА ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ АНИЛИНА И ПРЕДЛОЖЕН МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОГО АЗОТА В ЭТОЙ РЕАКЦИИ. ПОЛУЧЕНЫ ДАННЫЕ О КИНЕТИКЕ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ ФЕНОЛА И ИЗУЧЕНЫ КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СОВМЕСТНОГО ОКИСЛЕНИЯ АНИЛИНА И ФЕНОЛА В СМЕСЯХ, СООТВЕТСТВУЮЩИХ РЕАЛЬНО СУЩЕСТВУЮЩИМ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. ПОЛУЧЕННАЯ КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА СЛУЖИТ ОСНОВОЙ ДЛЯ РАСЧЕТОВ РЕАКТОРА САНИТАРНОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫЙ КАТАЛИЗ. УСТАНОВЛЕНА ОПТИМАЛЬНАЯ ОБЛАСТЬ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ ПРОЦЕССА ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ АНИЛИНА, КОГДА ОБРАЗУЮТСЯ ЛИШЬ МИНИМАЛЬНЫЕ КОЛИЧЕСТВА ОКИСЛОВ АЗОТА. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ МОГУТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНЫ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО РЕАКТОРА. [c.88]

Применение гетерогенного катализа имеет большое практическое значенпе и широко внедряется в промышленность. В связи с этпм бы ю проведено большое количество исследований для выяснения природы и механизма каталитического процесса на поверхности катализатора. Правильный путь объяснения гетерогенного катализа был дан Д. И. Менделеевым (1886), согласно которому молекулы, расположенные на поверхности катализатора (адсорбированные), более реакционноспособны, чем в объеме, благодаря пх дефордшцпп п изменению состояния движеппя атомов. [c.188]

Применение гетерогенного катализа в производстве органических соединений отличается большим разнообразием. Прямой синтез метилового спирта из водорода и окиси углерода, осуществляемый в форме гетерогенноТо каталитического процесса по реакции [c.698]

Стереохимнческие представления играют все большую роль в органической химии, особенно с тех пор как начала развиваться конформационная теория. Однако в области органического гетерогенного катализа стереохи-мические подходы распространялись значительно медленнее. Между тем сочетание привычных каталитических понятий и концепций со стереохимическими представлениями, в первую очередь конформационным анализом, весьма перспективно для понимания тонкого механизма гетерогенно-каталитических реакций. Подтверждением этой точки зрения могут служить отдельные работы, приведенные в ряде обзоров [1—10], где в той или иной мере применен вышеупомянутый подход. Используя этот подход, часть альтернативных механизмов некоторых реакций удалось сразу отбросить, поскольку они не удовлетворяли требованиям стереохимии. Наиболее эффективно стереохимические методы могут быть использованы, и действительно используются вместе с различными экспериментальными приемами. [c.9]

Адсорбция на металлической поверхности и ее значение для катализа. Применение теории полупроводников к проблемам гетерогенного катализа. Эффекты поверхностных барьеров при адсорбции на примере окиси цинка. Электронное взаимодействие между металлическим катализаторами и хе-мосорбированными молекулами. [c.419]

Применение электронных представлений к гетерогенному катализу приводит к интересным, хотя пока только качественным результатам, показывающим, что каталитическая активность связана с электронным состоянием катализирующей по-нерхности. Однако следует помнить, что все теоретические построения связаны с идеальным кристаллом. Поэтому выводы мектронной теории оказываются применимыми лишь в предельном случае и практически количественно не могут быть пока сопоставлены с опытными данными. Интенсивное развитие в последние годы этого раздела теории катализа позволяет надеяться, что в недалеком будущем будут разработаны количественно сопоставимые с опытом варианты электронной теории катализа. [c.368]

Гетерогенный катализ, осуш ествленный в промышленных масштабах в процессах крекинга и риформинга и основанный на применении алюмосиликатных катализаторов, отличается одной важной особенностью — в ка- [c.67]

Деактиваторы металлов, взаимодействуя с ионами металлов и образуя с ними растворимые комплексные соединения, выводят из сферы действия основную часть катализатора. При этом гетерогенный катализ окисления ювенильными поверхностями металлов не подавляется деактиваторами металлов. К де= активаторам металлов относятся салицилидены, аминофенолы и др. С антиокислительными присадками они ооразуют ШнёрпГ-ческие пары [206]. Эффективность деактиваторов металла при окислении в присутствии медной пластинки при 100 °С приведена в табл. 6.7. За рубежом для реактивных топлив разрешен к применению К,Ы -дисалицилиден-1,2-пропилендиамин (см. табл. 6.4), но добавление его не является обязательным. [c.197]