Нанесенные катализаторы. Основные стадии приготовления нанесенных катализаторов. Пропиточные и сорбционные катализаторы. Нанесенные катализаторы. Особенности сушки нанесенных катализаторов. Приготовление катализаторов методом мех смешения. Основные стадии. Особенности, преимущества, недостатки, страница 2

Протекающие при сравнительно медленной сушке пористого тела процессы можно разделить на стадии, представленные на рис. На первой стадии все зерно катализатора заполнено пропиточным раствором, и вся гранула представляет собой единую систему – домен (рис. 30, а). На этой стадии освобождение порового пространства от жидкости происходит путем испарения. На второй стадии сушки (рис. 30, б и в) поры носителя постепенно опорожняются как испарением жидкости в объеме зерна, так и капиллярным натеканием ее из заполненного объема в поры, освобождающиеся вследствие испарения. 61

На третьей стадии гранула уже не содержит участков сплошного заполнения, жидкость остается только в виде поверхностей пленки и в тупиковых порах (рис. 30, г). Объемный перенос жидкости прекращается и сушка возможна только путем пленочного переноса.

При сушке пропиточных катализаторов процесс осложняется тем, что после достижения концентрации насыщения из раствора выделяются частицы растворенного вещества, при этом возможно его перераспределение. Распределение выделяющегося компонента в пористом объеме носителя в значительной мере зависит от его структуры, начальной концентрации пропиточного раствора и режима сушки. Если концентрация пропиточного раствора близка к насыщенной, то растворенное вещество выделяется уже на первой стадии сушки; поэтому возможно перераспределение с выделением наносимого соединения на внешней поверхности гранулы и образованием «корочкового» распределения. Относительно равномерное распределение достигается только при выделении активного вещества на третьей стадии сушки, когда пленочный механизм благоприятствует распределению компонента по поверхности каждого элемента структуры.

При быстрой сушке, когда подвод тепла и отвод пара из зоны испарения совершаются значительно быстрее, чем подвод раствора вследствие капиллярного натекания, пленочного переноса и переконденсации. Перераспределения не происходит и активный компонент распределяется сравнительно равномерно. В противоположном случае, когда скорость испарения меньше скорости натекания раствора (медленная сушка), на второй стадии сушки растворенный компонент выносится к зоне испарения и, следовательно, происходит перераспределение активного компонента. Этот  процесс продолжается до исчезновения связных областей раствора. В результате такого механизма в катализаторах, высушенных в режиме быстрой сушки, активный компонент должен находиться в высокодисперсном состоянии. Медленная сушка благодаря постепенной подпитке образовавшихся частиц наносимого соединения новыми порциями раствора способствует образованию сравнительно грубодисперсных частиц.

18. Нанесенные катализаторы. Методы диспергирования активного компонента.

Увелич площади пов-ти катализатора:

ü  Приготовление фазы, содержащей все АК

ü  Тв растворы

ü  Сплавы и биметаллические катализаторы

Увеличение площади поверхности катализатора

r-ср объем пор

V-объем пор

S-уд пов-ть

ρ-реальн ρ_s-структурная

Приготовление фазы, содержащей все активные элементы. Катализаторы, как правило, многокомпонентные. Наша задача – получить высокодисперные активные частицы одинакового состава, т.е. содержащие равные количества всех компонентов. В случае блочных катализаторов, как уже говорилось, главная задача  – поддерживать постоянное значение рН. В случае нанесенных систем принято использовать для приготовления пропиточного раствора одни и те же соли различных элементов, входящих в состав активной фазы.  Главное условие:  чтобы все эти соли имели одинаковую растворимость при данных условиях. Изначально готовят растворы солей всех необходимых элементов, далее растворы смешивают в нужных пропорциях соответственно требуемому составу катализатора и упаривают до концентрации, определяемой условиями нанесения.

Твердые растворы. Другим способом диспергирования активного компонента является формирование твердых растворов. Твердые растворы образуются, когда в кристаллической решетке одной фазы имеются пустоты, в которые могут войти узловые молекулы другой фазы. Таким образом, одна фаза растворяется в другой. Предел растворимости определяется количеством таких пустот. В качестве примера можно привести систему MoO3–V2O5, которая используется при селективном окислении 1-бутена в малеиновый ангидрид. Максимальная селективность наблюдается при 25 % содержании оксида молибдена, что и соответствует его максимальной растворимости.