Катализаторы, влияние на ход реакции

Кислотно-основные свойства катализаторов. Сведения о кислотности часто необходимы при оценке свойств катализаторов. Активность и селективность катализаторов в реакциях крекинга органических соединений, изомеризации, полимеризации, дегидратации и других находятся в непосредственной связи с их кислотными свойствами. В настоящее время общепризнанным является принцип родственности механизмов гомогенного и гетерогенного кислотного катализа. Поэтому, по аналогии с гомогенным катализом, в гетерогенном катализе используются такие понятия, как кислота Бренстеда , кислота Льюиса и, соответственно, бренстедовские и льюисовские кислотные центры. Однако вопросы структуры кислотных точек на поверхности катализаторов, возможность перехода одного типа кислотных центров в другой, а также их влияние на поведение катализатора в процессе все еще остаются дискуссионными. [c.381]

Рис. 2.2. Влияние фтора иа активность алюмоплатинового катализатора в реакциях гидрирования бензола (и>,, кривая 2), изомеризации м-пентана ( , кривая 1) и на хемосорбционную способность платины (кривая [151.

Рис. 2.3. Влияние натрия на активность алюмоплатинового катализатора в реакциях изомеризации н-пентана ( ) и гидрирования бензола (2) [15].

Pt/ активность катализаторов в реакции Св-дегидро-циклизации падает, и при содержании Pt несколько ниже 10% катализаторы становятся практически неактивными. Далее было обнаружено [25], что малые добавки КОН к готовому Pt/ активируют, а большие— дезактивируют катализатор. При сравнении влияния шелочи (КОН) на активность платинированных углей, приго- [c.199]

Межфазный катализ включает образование ионных пар, в которых анион и катион довольно тесно связаны. Возможно, поэтому ассиметричное влияние хирального катиона катализатора на реакции анионов приводит к частичному разделению рацематов, т. е. к оптической индукции. Необходимым условием такого эффекта является достаточно тесное взаимодействие аниона и катиона и только в одном из нескольких возможных положений и конформаций. Высокая подвижность аниона по отношению к катиону препятствует этому эффекту. Использование с этой целью четвертичных аммониевых солей с хиральным центром в углеродном скелете, по-видимому, малоперспективно, если только анион-катионное взаимодействие не усиливается дополнительной полярной группой (например, группой ОН, способной образовывать водородную связь). Лучшими катализаторами могут быть соединения с хиральным аммонийным азотом, который с трех сторон стерически экранирован [1173, 1601]. [c.102]

Важно отметить, что поскольку окисление-и восстановление катализатора не являются прямой и обратной реакциями, то добавки к катализатору могут в различной степени ускорять эти реакции. Результатом этого является возможность изменения стационарного фазового состава катализатора за счет введения добавок, что при разной активности фаз приводит и к изменению активности катализатора в реакции. Такой вид влияния па активность катализатора можно назвать фазовым модифицированием, а сами добавки — фазовыми модификаторами. Очевидно, фазовое модифицирование возможно только в условиях воздействия среды на катализатор. [c.51]

Таблица 1А. Влияние температуры прокаливания гидроксида алюминия на активность катализатора в реакции изомеризации -пентана [19]

Рис. 2.12. Влияние условий термообработки байерита иа активность катализатора в реакциях гидрирования бензола и изомеризации и-бутаиа (15)

Влияние концентрации катализатора. Ролен в своих ранних работах по оксосинтезу полагал, что гидрокарбонил кобальта в этих реакциях является эффективным катализатором. По его мнению, наиболее убедительным доводом в пользу этой точки зрения является наблюдение, что кобальт и в меньшей мере железо являются катализаторами этой реакции, в то время как никель оказался неэффективным. Гидрокарбонилы кобальта и железа были уже известны, а о гидрокарбониле никеля ничего не сообщалось. [c.292]

Рис. 2.6. Влияние осернения на селективность алюмоплатинового катализатора в реакции изомеризации -пентана

Кинетика изомеризации парафиновых углеводородов. Во всех работах, посвященных кинетике изомеризации парафиновых углеводородов на бифункциональных катализаторах [19, 21, 24, 27-36], за исключением [11], стадией, лимитирующей общую скорость реакции изомеризации, считается алкильная перегруппировка карбкатионов. Эта точка зрения подтверждается данными о селективном действии различных промоторов и ядов на металлические и кислотные участки катализатора [19, 30]. Серии опытов по влиянию фтора, натрия, железа и платины на активность алюмоплатиновых катализаторов в реакции изомеризации к-гексана проводились при 400 °С, давлении 4 МПа и изменении объемной скорости подачи и-гексана от 1,0 до 4,0 ч [30]. Опыты на платинированном оксиде алюминия, промотированном различными количествами фтора — от О до 15% (рис. 1.7), показали, что по мере увеличения количества фтора в катализаторе до 5% наблюдался значительный рост его изомеризу-ющей активности поскольку удельная поверхность катализатора не подвергалась заметным изменениям, рост каталитической активности объясняется изменением химических свойств активной поверхности, а именно усилением кислотности. [c.17]

Таблица 2.10. Влияние сернистых соединений на селективность алюмоплатинового катализатора в реакции изомеризации н-пентана [ 1<) Условия испытания температура 340 ° С давление 3,5 МПа объемная скорость подачи сырья 1ч мольное отношение Н2 I ] — 3 проточная установка с циркуляцией газообразных продуктов. [c.56]

Таблица 2.13. Влияние среды на активность хлорированных катализаторов в реакции изомеризации и-бутана [19]

Рис. 2.16. Влияние содержания платины на стабильность катализаторов в реакции изомеризации -бутана.

Несмотря на то что большинство этих реакций может протекать в гетерогенно-каталитических системах (газ — твердое тело или жидкость — твердое тело), они различаются порядком и скоростью (когда остальные условия аналогичны), температурой, природой катализаторов, влиянием групп, связанных кратными связями с атомами углерода, и т. д. [c.239]

Было изучено влияние олова и свинца на активность и селективность алюмоплатинового катализатора в реакциях дегидрирования циклогексана и дегидроциклизации н-гептана (рнс. 2.10, 2.11) [221, 222]. При 315 °С увеличение отношения 5п Р1 или РЬ Р1 приводит к резкому снижению активности катализатора в реакции дегидрирования циклогексана, вплоть до полной его дезактивации. Поскольку при такой низкой температуре зауглероживание катализатора практически не происходит, следует полагать, что падение его активности вызвано отравлением как оловом, так и свинцом. Отравление происходит вследствие непосредственного взаимодей- ствия платины и олова или платины и свинца, что должно привести к химическому модифицированию платиновых кластеров . [c.97]

В процессе низкотемпературной изомеризации на алюмоплатиновом катализаторе, промотированном хлором, в присутствии нафтенов скорость реакции снижается. В случае осуществления реакции изомеризации н-гексана в жидкой фазе на сверхкислотных Катализаторах влияние нафтеновых углеводородов специфично [124]. Как следует из рассмотрения результатов, представленных на рис. 1.17, циклогексан оказывает промотирующее действие на скорость изомеризации н-гексана на НР ЗЬР в противоположность этому реакции крекинга и диспропорционирования подавляются Влияние циклогексана на скорость реакции изомеризации н-парафина и побочных реакций уменьшается по мере увеличения [c.32]

Выбранные размеры должны были позволить исследовать о)гая-" ние скорости потока на скорость реакции и теплообмен в трех режимах— ламинарном, турбулентном и промежуточном. В качестве катализатора применялась медь, нанесенная на поверхность носителя. Диффузия в порах катализатора влияния на процесс не оказывала. После ориентировочного определения размеров аппарата следовало проверить, достаточен ли выбранный объем слоя и не может ли произойти нежелательный рост температуры. [c.179]

Этот факт оказывает определяющее влияние при расчете скорости массопередачи и коэффициентов массопередачи к поверхности катализатора в двухфазных и многофазных гетерогенно-каталитических реакторах. В реакторах этого типа реакция протекает на поверхности или в объеме зерна катализатора. Поэтому при вычислении коэффициентов массопередачи к поверхности катализатора влияние химической реакции обычно не учитывается. [c.227]

Более сложен механизм гетерогенного катализа. В этом случае существенную роль играет поглощение поверхностью катализатора реагирующих частиц. Процесс также протекает в несколько стадий. Начальными стадиями являются диффузия частиц исходных реагентов к катализатору и поглощение частиц его поверхностью (активированная адсорбция). Последний процесс вызывает сближение молекул и повышение их химической активности, прн этом под влиянием силового поля поверхностных атомов катализатора изменяется структура электронных оболочек молекул н, как следствие, понижается активационный барьер. В результате на катализаторе происходит реакция. Затем продукты взаимодействия покидают катализатор и, наконец, в результате диффузии переходят в объем. Таким образом, в гетерогенном катализе образуются промежуточные поверхностные соединения. [c.225]

Рений и металлы IV группы (Се, 5п, РЬ) оказывают различное влияние на каталитические свойства алюмоплатинового катализатора. Так, рений увеличивает активность катализатора в реакции гидрогенолиза, а олово и свинец, наоборот, подавляют эту реакцию. При относительно низких температурах ( 400 °С) или повышенном содержании олово и свинец вызывают падение активности алюмоплатинового катализатора в реакциях ароматизации углеводородов, что не наблюдается при использовании рения. Однако рений, как и металлы IV группы, повышает стабильность алюмоплатинового катализатора в условиях реакционного периода (рис. 2.12). [c.102]

Уменьшение производительности при более коротких периодах было связано, очевидно, с демпфированием колебаний входных концентраций на экспериментальной установке. Из-за сильного торможения водородом на рутениевом катализаторе скорость реакции синтеза NHз невелика. При циклическом ведении процесса влияние этого фактора может быть заметно ослаблено, что показано экспериментально при периодической подаче водорода на катализатор при 300°С и атмосферном давлении скорость реакции синтеза удалось увеличить на два порядка. Период импульсов при этом равнялся нескольким минутам [5]. Важно отметить, что наблюдаемая скорость химического превращения в нестационарном режиме на рутениевом катализаторе оставалась чрезвычайно малой. [c.32]

Следует отметить еще одно отрицательное влияние перемешивания и увеличения порозности кипящего слоя по сравнению с неподвижным, это ухудшение избирательности для процессов, целевым продуктом которых является промежуточный продукт цепи последовательных реакций. Средняя концентрация промежуточного продукта в объеме кипящего слоя вследствие перемешивания больше, чем в объеме неподвижного во столько же раз больше и скорость превращения це.чевого промежуточного продукта, в конечное, возможно не нужное или вредное, вещество. Увеличение порозности кипящего слоя по сравнению с неподвижным, отрицательно сказывается при гетерогенно-гомогенном (в частности цепном) протекании процесса, когда катализатор ускоряет реакцию получения целевого продукта, а в свободном объеме идут побочные реакции образования бесполезных или даже вредных веществ. В таких случаях неприемлем обычный кипящий слой, следует применять тормозящие устройства, уменьшающие степень перемешивания, снижающие размеры пузырей. Применение тормозящих элементов может привести в пределе к режиму идеального вытеснения [74], т. е. полностью устранить основной недостаток кипящего слоя. [c.100]

Гидрированием топлива, или гидрогенизацией, называют переработку топлива, при которой под влиянием высокой температуры, при действии водорода и в присутствии катализаторов протекают реакции, приводящие к образованию продуктов, более богатых водородом, чем исходное сырье. Высокие температуры при гидрировании достигаются нагреванием реагирующих веществ горячими газами через стенку и за счет теплоты экзотермических реакций. Процессы гидрирования используются при переработке жидких и твердых топлив. [c.33]

Переходя к влиянию активности катализатора на скорости реакций крекинга, отметим, что многие исследователи считают эту связь линейной [791, т. е. предполагают, что по мере падения активности катализатора скорость реакции падает пропорционально. [c.91]

При исследовании влияния содержания натрия и фтора на активность алюмоплатинового катализатора в реакциях гидрирования бензола и изомеризации к-пентана было показано [110], что фтор и натрий снижают гидрирующую активность алюмоплатинового катализатора в отличие от антибатного действия этих элементов в реакции изомеризации. Добавка фтора к алюмоилатиновому катализатору уменьшает хемосорбцию кислорода на платине. [c.57]

Как описано в ])яде патентов Рида [76], весьма сходные результаты получены при пропускании хлора и двуокиси серы через углеводород. Этот метод обычно известен под названием реакция Рида . Реакция нашла некоторое ограниченное промышленное применение в США и Германии для производства алкилсульфокпслот, легко получаемых нри гидролизе алкилсульфонилхлоридов [56, 7]. При производстве но этому методу сульфонатов (применяемых как детергенты и смачивающие агенты) из разнообразных парафинов предпочтение отдавали углеводородам, содержащим в молекуле от 12 до 16 атомов углерода. Получены также сульфонаты из парафина и более высокоплавкого парафина, получаемого но процессу Фишера—Тропша [7]. В парафинах с длинными цепями сульфонилхлорид может замещаться, но-видимому, в любое положение. Из простых парафинов пропан дает приблизительно равные выходы пропан-1-сульфонил-хлорида и вторичного производного. к-Бутан дает приблизите.тьно 1/д бутан-1-сульфонилхлорида и бутан-2-сульфонилхлорида изобутан дает только первичное производное. По данным [28] нри использовании в качестве катализатора азосоединения реакция протекает при температурах от Одо 75° без света. Имеются сведения, что добавка фосфорной кислоты [23, 26] в реакционную смесь нейтрализует вредное влияние загрязнений железа. Промышленному применению процесса препятствуют нежелательное образование хлоридов и другие факторы. [c.92]

Влияние нафтенов на активность катализаторов в реакции изомеризации парафинов различается в зависимости от природы катализатора и условий осуществления реакции. В процессе высокотемпературной изомеризации на алюмоплатиновом катализаторе, промотированном фтором, нафтены, пока их массовая доля не превышает 15%, практически не ока-зьшают влияния на глубину изомеризации парафинового углеводорода. [c.31]

Тяблчца 2.7. Влияние содержания платины и палладия на активность катализатора в реакции изомеризации н-пентана [19] [c.52]

Изменение природы хлорагента практически не влияло на содержание хлора в образцах катализатора это приводит к заключению, что в состав активных центров поверхности оксида алюминия, ответственных за реакцию изомеризации, входит лишь небольшая частьот обшего содержания хлора в катализаторе. Суммарный баланс хлорирования указьшает на замену ионов кислорода поверхности оксида алюминия ионами хлора. Эта реакция является основной при хлорировании. Определяющее влияние природы хлорорганического соединения на активность катализатора в реакции изомеризации может быть объяснено необходимостью фиксации двух ионов хлора на поверхности оксида алюминия на определенном расстоянии друг от друга. [c.69]

Влияние рения на стабильность платинового катализатора риформинга было изучено при давлении, близком к атмосферному, в двух модельных реакциях дегидрирования циклогексана и дегидроизомеризации метилциклопентана [231 1. Первая из этих реакций характеризует активность металлической фазы, поскольку реакция идет на металлических центрах катализатора. Вторая реакция протекает по бифункциональному механизму, но лимитирующей является стддия (изомеризация метилциклопентена в циклогексен), которая проходит на кислотных центрах носителя. Следовательно, [c.102]

Изучение влияния серы, проведенное в процессе изомеризации н-пентана на промышленных установках [100], позволило установить изменение селективности протекания процесса и стабильность работы катализатора ИП-62 (Рх - А12О3 - Р) в зависимости от содержания сероводорода в циркулирующем водородсодержащем газе (рис. 3.7). С увеличением содержания серы в сырье и соответственно сероводорода в циркулирующем газе ухудшается селективность протекания процесса и резко уменьшаг.оя длительность работы катализатора. В реакции изомеризации н-пентана на катализаторе Р1 - М2О3 - С1 при 100-150 °С и давлении 3,0 МПа увеличение массовой доли серы в сырье до 0,01% приводит к снижению изомеризующей активности и стабильности катализатора. Удовлетворительные показатели активности и стабильности подобного катализатора могут быть получены лишь при использовании сырья, содержащего не более 10 % серы, что достигается глубоким обессериванием на алюмокобальтмолибденовом катализаторе (рис. 3.8). [c.86]

Пропускание через катализатор Р1 - А12О3 - Р, отравленный сернистыми и азотистыми соединениями, углеводорода, не содержащего серы и азота, приводило к восстановлению активности до первоначального уровня. Те же результаты были получены при обработке катализатора водородом при повышенной температуре (450-500 °С). Таким образом, в изученных условиях отравление катализатора - А12О3 - Р было обратимым. В подобных концентрациях и условиях сера является ядом для данного катализатора в реакции дегидрирования, связанной с действием металлических центров, тогда как азот не влияет на его дегидрирующие свойства. Токсичность соединений серы и азота в виде сероводорода и аммиака объясняется взаимодействием этих соединений с поверхностными атомами металла и донорно-акцепторными центрами фторированного оксида алюминия. Следует предположить, что сера образует с платиной соединения, обладающие пониженной активностью в реакции дегидрирования в данных условиях. Что касается азота, то отсутствие наблюдаемого эффекта в реакции дегидрировакия циклогексана связано с превращением аммиака (в присутствии воды) в ион аммония, экранированная структура которого делает его нетоксичным по отношению к платине. Кроме того, большая часть аммиака должна связываться кислотными центрами катализатора. Слабое влияние серы при ее массовой доле до 0,01% на изомеризацию н-гексана или н-пентана на алюмоплатиновом [c.87]

Реакции в жидкой фазе обычно протекают при темне )атуре 150—250 С и давлении 10—15 МПа, а в отдельных случаях — до 20,0 МПа [32]. Следует ожидать положительных результатов от применения н качестве катализаторов железа и меди в присутствии свободных кислот или только от действия кислот. Например, в работе [33] применялись соли серебра и ртути в присутствии галоидных кислот. В условиях гомогенного катализа изучалось влияние на скорость реакции HI и H2SO4 в малых концентрациях (5—10 %). При температуре 220 С и давлении 6,0—7,0 МПа удавалось за 28 ч перевести в алкоголь 45,1 % этилена. Более детальное изучение реакций гидратации олефинов в присутствии минеральных кислот, несомненно, поможет окончательно решить эту проблему в лабораторных масштабах, тем более, что теоретически минеральные кислоты в любой степени разбавлелия являются наиболее специфичными катализаторами жидкофазных реакций [34]. [c.20]

Сравнивая р с р, видим, что под влиянием реакций модификации катализаторов кажущийся порядок реа1 ции по веществу А а повышается, а по веществу А1 — снижается. В частности, при слабой [c.95]

Реакция внутримолекулярного циклоалкилирования привлекает внимание исследователей как метод синтеза индановых и нафталиновых углеводородов, потребность в которых для промышленных целей заметно возрастает. На преимущественное образование бензоцикленовых углеводородов с пяти-, шести- или семичленными циклами основное влияние оказывает длина и строение углеродной цепочки алкильного заместителя, а также природа активного центра — наличие двойной связи, галогенов или гидроксильных групп. Заметную роль в направленности атаки ароматического ядра и структуры образующегося кольца играют стерические эффекты и эффекты взаимодействия арома -тической группы с катионным центром. Катализаторами такой реакции могут быть как протонные кислоты, так и кислоты Льюиса. [c.123]

После регенерации биметаллического катализатора и перед подачей на него сырья, как правило, необходимо сульфидировать катализатор. Это позволяет в начальный период цикла уменьпшть активность платиновых катализаторов в реакции гидрогенолиза парафинов, снизить отложение кокса и температурные скачки, а в итоге-увеличить длительность пробега катализатора [120]. Согласно данным работы [186], положительнре влияние серы на селективность и стабильность платиновых катализаторов обусловлено тем, что она способствует диспергированию платины. Сульфидированию подвергают катализатор во всех реакторах установки риформинга, а не только в последнем. Обычно сульфидирующим агентом служит диметилсульфид, этилмеркаптан или сероуглерод [182]. Свежий биметаллический катализатор сульфидируют всегда, регенерированный катализатор не сульфидируют в тех случаях, когда благодаря остаточной сере на катализаторе и определенном вла-госодержании сырья в пусковой период подавляются температурные скачки и деметанирование [181]. [c.102]

Установлено, что при дегидрировании циклогексана и метилциклогексана на монометаллических платиновых катализаторах порядок реакции по углеводороду—нулевой (12—14]. Адсорбционные коэффициенты исходных нафтенов и образующихся ароматических углеводородов одинаковы [12]. Исследование кинетики дегидрирования метилциклогексана на алюмоплатиновом катализаторе (Р1/А120з) при 315—372 °С показало, что не только изменение парциального давления углеводорода, но и парциального давления водорода (от 0,11 до 0,41 МПа) не оказывает существенного влияния на скорость реакции (131. [c.10]

Анализируя причины влияния модифицирующего элемента на активность и селективность нанесенных платиновых катализаторов. в реакциях превращения гексана авторы [223, 224] пришли к,выводу, что оно связано скорее всего с изменением прочности связи углеводород — металл. В качестве критерия относительной прочности связи адсорбированного гексана с платиной была использована величина, характеризующая активность модифицировачных катализаторов в реакции гидрогенолиза, которая сопряжена с образованием прочных связей углеводород — металл. В соответствии с полученными данными, считают вероятным, что в следующем ряду добавок происходит уменьшение прочно адсорбированных форм гексана [c.99]

Однако в настоящее время накоплен большой экоперименталь-ный материал по влиянию природы легирующих добавок на активность н стабильность сплавного никелевого катализатора в реакциях гидрирования и гидрогеиолиза. Выяснены некоторые зако- [c.37]

Па примере гидрогенолиза сераорганических соединений над скелетным никелевым катализатором было изучено влияние температуры, количества катализатора и роли молекулярного водорода на скорость п глубину процесса гидрогенолиза. Показано, что глубина 1идрогенолиза сераорганических соединений увеличивается пропорционально увеличению отношения катализатор — сера. Прямые, выражающие зависимость глубины гидрогенолиза от количества катализатора в реакции для сераорганических соединений разного троения, различны. [c.410]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология