Классификация катализаторов. Требования к катализаторам. Блочные катализаторы и носители. Основные стадии приготовления методом осаждения. Блочные катализаторы и носители. Основные стадии приготовления методом гелеобразования

8. Классификация катализаторов. Требования к катализаторам.

Основные стадии, применяемые при изготовлении катализаторов:

1.  Осаждение

2.  Гелеобразование

3.  Гидротермальные превращения

4.  Декантация, фильтрация, центрифугирование

5.  Промывка

6.  Сушка

7.  Прокаливание

8.  Формование

9.  Пропитка

10.  Измельчение и истерание

11.  Смешение

12.  Активация

Большинство методов приготовления катализаторов вовлекает комбинацию нкоторых из этих стадий или даже все стадии.

Несмотря на аналогию стадий приготовления все катализаторы можно классифицировать относительно процедуры приготовления:

1.  блочные кат-ры и носители, адсорбенты – состоят главным образом из активного вещества. Примеры: алюмосиликаты для крекинга УВ, молибдат железа для окисления метанола. В качестве примера носителя: гамма-окись алюминия, оксид кремния и алюмосиликаты.

2.  пропиточные (нанесенные) – обычно получают пропиткой активной фазой предварительно приготовленных носителей,: пример –катализаторы гидрирования.

3.  смешанные (агломерированные) – получены смешиванием активных веществ с измельченным носителем или предшественником носителя с последующей агломерацией смеси.

Классификация по хим природе:

1.  металлические

2.  Оксидные

3.  Цеолитные (молекулярные сита)

4.  Органические( ионообменные смолы)

Требования к катализаторам.

К катализаторам кроме требований достаточной активности и селективности предъявляют ряд специальных требований.

1.  Катализатор не должен быть слишком чувствительным к ядам и примесям, содержащимся в реагенте. Особенно важно, чтобы не наблюдалось быстрой необратимой потери активности катализатора.

2.  Катализатор в отношении как  химической, так и механической прочности не должен быть чувствителен к перегревам. Перегрев 50…100 градусов выше регламентируемой температуры не должен приводить к необратимой дезактивации катализатора.

3.  Зерна катализатора не  должны раздавливаться под тяжестью слоя катализатора и разрушаться при свободном падении с высоты, несколько превышающий высоту контактного аппарата

4.  Катализатор не должен истираться потоком газа, обтекающим его зерна. Для катализаторов, раб-х в кипящем слое, требования к прочности на истирание значительно повышены

5.  Катализатор не должен разрушаться или терять механическую прочность под действием процессов, протекающих на его поверхности

6.  Общий срок службы катализатора, не зависимо от причин его определяющих, не должен быть слишком мал

Лучший катализатор тот, на котором при данном уровне техники и экономики можно получить наиболее дешевую продукцию нужного качества.

Требования к методам приготовления:

1.  Метод должен обеспечивать получение катализаторов, обл-х заданными хим и фазовым составом, величиной поверхности и оптимальной пористой структурой

2.  Метод должен быть простым, экономичным и воспроизводимым

3.  Должен гарантировать безвредность для ОС, т.е. предусматривать полное исключение попадания в нее вредных побочных продуктов

9.Блочные катализаторы и носители. Основные стадии приготовления методом осаждения.

Цель этой стадии состоит в том, чтобы осадить твердое тело из жидкого раствора. Осаждение происходит в три этапа: сверхнасыщение, зарождение ядра и рост. Параметры приводящие к серхнасыщению, можно представить в виде диаграммы:

 

В области пресечения сам процесс

1.  Зародышеобразование 2.Рост кристаллов 3.Выпадение осадка

Достигнуть пересечения можно если:1.изменение концентрации 2.Изменение температуры 3.Изменить рН

Кривые растворимости являются функциями температуры и рН. В области сверхнасыщения система нестабильна и осаждение происходит при любом маленьком волнении. Частицы внутри области сверхнасыщения развиваются по двухстадийному процессу: образование ядра и рост. Образование ядра может происходить спонтанно (гомогенное образование ядра) или индициировано (гетерогенное образование ядра). Размер осаждаемых кристаллов уменьшается с уменьшением растворимости (т.е. с увеличением сверхнасыщения).

Методы осаждения используются для приготовления как однокомпонентных  катализаторов и носителей, так и смешанных катализаторов. Главная цель в последнем случае – полное смешивание компонентов катализатора, что может быть достигнуто путем формированием либо очень маленьких кристаллов, либо смешанных кристаллитов, содержащих все элементы катализатора. Гидроокиси и карбонаты – наиболее предпочтительны в качестве предшественников по нескольким причинам:

1)  Растворимость этих солей переходных металлов очень низка.  Следовательно, очень высокое сверхнасыщение может быть достигнуто, приводя к очень маленькому размеру частиц

2)  Гидроокиси и карбонаты легко разлагаются при высокой температуре до оксидов с высокой пов-ю, без выделения потенциальных каталитических ядов.

3)  Экологические проблемы при прокаливании гидроокиси и карбонатов минимальны

При соосаждении нужно стараться избежать независимого или последовательного осаждения. Кроме того, рН должен быть постоянным в течение всей процедуры: это достигается непрерывным смешиванием двух растворов.

10.Блочные катализаторы и носители. Основные стадии приготовления методом гелеобразования