Катализаторлардың физика – химиялық қасиеттері


Өндірістік катализаторларға қойылатын негізгі талаптар
Адсорбент және катализаторлардың физикалық қасиеттері
Адсорбенттер мен катализаторлардың кеуектілігі
Қатты катализаторлардың тығыздығы
Қатты катализаторлар мен адсорбенттердің жылу тұрақтылығы
Қатты заттардың каталитикалық қасиеттері
Катализаторларға қойылатын негізгі талаптар
Қатты катализаторлардың активтілігі
Катализатордың тұрақты активтілігі
Катализаторлардың регенерациясы
Катализаторларды зерттеу әдістері және сапа бақылауы
Катализатор сапасын бақылау және басқару
Катализаторлардың қасиетін зерттеу мен бақылау әдістері
Катализаторды зерттеудің практикалық әдістері
Рентген құрылымдық талдау
Каталлизаторлар калатикалық процестердің «жүрегі» болып табылады және олардың құрылысы мен селективтілігі, активтілігі мен экплуатациялық қасиеттеріне жататын көп талаптарды орындау керек. Жаңа катализаторларды өндеп шығару үшін оның констукциясы мен өнімділігі, химиялық процес типі мен өндірістік қондырғының типі ескеру керек болады. Шикізатты өңдеуге кеткен шығындарында катализатор аз үлеске ие болады, бірақ, жаңа катализатор жасау мен оны өндіру әдістерінің экономикалық жағын да ескерген жөн.
Жаңа қатты немесе эксплуатациясы жетілдірілген катализаторларды жасау үшін катализаторлардың келесі басты параметрлерін ескеру керек:
• Физика – механикалық;
• Химиялық;
• Эксплуатациялық – экономикалық.
Катализатордың физика – механикалық қасиеттеріне немесе параметрлеріне үйілген тығыздық, шынайы тығыздық, меншікті кедергі, кеуектің орташа көлемі мен кеуектерді радиус бойынша анықтау, фракционды құрамы, кеуектілігі, бөлшектердің өлшемі, аморфтылығы немесе кристалдығы, бөлшектердің формасы, жылу сыйымдылығы немесе бутермотұрақтылығы, улану мен регенерацияға қабілеттілігі.
Катализатордың химиялық параметрлеріне химиялық құрамын, қоспалардың құрамы, активтелуге (протондану, модификациялану) және умен уытталуына қабілеттілігі, қорытпа түзуі, модификация және фаза, қатты катализатордың бетіне активаторлардың енгізуі.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Көлемі: 11 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 600 теңге




КАТАЛИЗАТОРЛАРДЫҢ ФИЗИКА - ХИМИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ
Өндірістік катализаторларға қойылатын негізгі талаптар
Каталлизаторлар калатикалық процестердің жүрегі болып табылады және олардың құрылысы мен селективтілігі, активтілігі мен экплуатациялық қасиеттеріне жататын көп талаптарды орындау керек. Жаңа катализаторларды өндеп шығару үшін оның констукциясы мен өнімділігі, химиялық процес типі мен өндірістік қондырғының типі ескеру керек болады. Шикізатты өңдеуге кеткен шығындарында катализатор аз үлеске ие болады, бірақ, жаңа катализатор жасау мен оны өндіру әдістерінің экономикалық жағын да ескерген жөн.
Жаңа қатты немесе эксплуатациясы жетілдірілген катализаторларды жасау үшін катализаторлардың келесі басты параметрлерін ескеру керек:
* Физика - механикалық;
* Химиялық;
* Эксплуатациялық - экономикалық.
Катализатордың физика - механикалық қасиеттеріне немесе параметрлеріне үйілген тығыздық, шынайы тығыздық, меншікті кедергі, кеуектің орташа көлемі мен кеуектерді радиус бойынша анықтау, фракционды құрамы, кеуектілігі, бөлшектердің өлшемі, аморфтылығы немесе кристалдығы, бөлшектердің формасы, жылу сыйымдылығы немесе бутермотұрақтылығы, улану мен регенерацияға қабілеттілігі.
Катализатордың химиялық параметрлеріне химиялық құрамын, қоспалардың құрамы, активтелуге (протондану, можификациялану) және умен уытталуына қабілеттілігі, қорытпа түзуі, модификация және фаза, қатты катализатордың бетіне активаторлардың енгізуі.
Катализаторлардың эксплуатациялық - экономикалық көрсеткіштері мен қасиетіне активтілік пен селективтілік, түрлі шөгінділер мен қосуларға тәуелді регенерациясы (кокс, оксидтер, уыттар), өнеркәсіптік масштабта синтез катализаторын жасау мен әдістері, жоғары жылу сыйымдылық, уытқа аз сезімталдығы, реакторда регенерациясыз ұзақ уақытта болуы, реакциялық қоспадан бөліп алынуы, тасымалдау мен сақтаудың оңайлылығы, катализатор өндіру және экологиялық қауіпсіздігі үшін шикізаттың қол жетімді болуы.
Катализаторларды таңдау, синтездеу мен эксплуатациясында катализ теориялары маңызды рөл атақарады. Ол катализаторлар үшін көптеген параметрлерін, оларды өндіру мен эксплуатациялауда оптималды етуге мүмкіндкі береді.

Адсорбент және катализаторлардың физикалық қасиеттері
Адсорбенттер мен катализаторлардың физикалық қасиеттері мына параметрлерді қамтиды: кеуектілігі, фракциялық құрамы, үйілген, шынайы және көрінетін тығыздық, механикалық беріктілік, меншікті кедергі, кеуекті радиусы бойынша бөлу, кеуек көлемі, жылу сыйымдылық пен жылубутұрақтылығы.

Адсорбенттер мен катализаторлардың кеуектілігі
Қатты адсорбенттер мен катализаторларды, ереже бойынша, цилиндр формасы, Рашит сақинасы, шар, микросфера, жұлдыз тәрізді, доға, шелпек тәрізді басқа да формада дайындауға болады.
Ереже бойынша, қатты катализатордың оксидті, сульфидті және басқа да бөлшектері кеуектермен тізілген. Металдық катализаторларды тор немесе ширатылған сым формасында жасайды. Кеуектер түрлі формаға ие бола алады. Олар катализатордың бөлшектері арқылы толық өте алады немесе бірдей формада, тік, иілген немесе зигзагтәрізді формада болады. Катализаторлар жұқа кеуекті, кең кеуекті және аралас кеуекті бола алады.
М.М. Дубинин адсорбенттер мен катализаторларды кеуектердің шекті өлшемдері бойынша классификациялауды ұсынды және микрокеуекпен, супермикрокеуекпен, мезокеуекпен және макрокеуекпен қатты затты бөліп көрсетті.
Макрокеуекті зат құрамындағы кеуектің өлшемдері 100 - ден 200 мм - ге дейін болады (мысалы, силлиманит түріндегі табиғи алюмосиликаттар, активтендірілген көмір). Олар 0,5 - тен 50м[2]г - ға дейін меншікті кедергіге ие болады. Мұндай катализаторлар мен адсорбенттерде кеуектің қабырғасы тегіс болады, осындай катализатордағы адсорбция Лэнгмюрдің сорбциялану изотермасына сәйкес келеді. Бұл кеуектер тасымал каналы рөлін атқарады, химиялық процестердің реагенттердің молекулалардың ішкі диффузиясының тежелуі болмайды.
Мезокеуекті катализаторлардың радиусы 1,5 - 200 нм болады. Бұл қатты заттар 20 - 500 м[2]г меншікті кедергіге ие болады. Мұнда кеуекті радиусы бойынша жиынтығы кең. Мұндай қатты адсорбенттер мен катализаторлар өнеркәсіпте кеңінен қолданыс тапқан (алюмосиликаттар, кремний және алюминий оксиді). Осы катализаторлар қатысында каталитикалық процестерде бөлшектердің үлкен өлшемі қайнау мен лифт - орнынан алу процес режимін нашарлатады.

Қатты катализаторлардың тығыздығы
Қатты катализаторлар үшін үйілген, көрінетін және шынайы тығыздық тән. Түйір катализаторы мен адсорбенттерінің физикалық қасиетін анықтау үшін келесі сұрыптау әдісін қолданады. Катализатор мен адсорбенттердің әрбір ірі партиясы үшін оның аумағының көп санынан сынамалар таңдайды. Сұрыпталған үлгілерді жақсылап араластырады, конустық фигураға жинайды, кейін конусты біртекті тегіс қабатқа жаншып тастайды.
Катализатор немесе адсорбент түйіршіктерінің тегіс қабатын 4 бөлікке бөледі. Екі қарама - қарсы бөліктерді қалдыққа тастайды, ал екі басқа бөліктерін жинап, араластырып, анализ өткізу үшін пайдаланады.
Үйілген тығыздық өлшегіш цилиндр көмегімен анықталады. Ол үшін 100 см3 (немесе 100 г) катализаторға енгізіп, үлгіні өлшейді. Осы кезде үйілген тығыздықты мына формула бойынша анықтайды.
ρ=mV
мұндағы, m - катализатор массасы; V - катализатордың көлеміне тең Vk бөлетін сынама көлемі; Vn - катализатор мен кеуек катализаторының көлемі; Vз - катализатор бөлшектері (түйірлері) арасындағы бос көлем; бұл кезде жалпы көлем мынаған тең:
V = Vk + Vn + Vз
Үйілген тығыздық катализатор массасының оның V үйілген массасына қатынасы болып табылады.
Көрінетін тығыздық Vk катализатор көлемі және Vn кеуегіне қатынасы болып табылады.

ρк.n=mVk+Vn
Катализатордың шынайы тығыздығы катализатор массасының тығыз қабаттың көлеміне қатынасымен анықталады:
ρк.n=mVk
Катализатордың көрінетін тығыздығы сұйықтық ретінде суды, көмірсутекті және спиртті пайдалану арқылы пикнометрлік әдіспен анықталады.
Микросфералық катализаторлар араластыру кезінде ұнтақталуға, барабанда араластырғанда тұйық жүйеде циркуляциялануға ұшырайды. Бұл динамикалық әдіс механикалық тығыздықты анықтауда қолданылады. Катализаторларды жүктеуді сынау әдісін статистикалық әдіс беру арқылы жүзеге асады.
Қатты катализаторлар мен адсорбенттердің жылу тұрақтылығы
Адсорбенттер, катализтордың, тасымалдаушылардың жылу тұрақтылығы жоғары температураның кеуектердің өлшемін өзгерту әрекеттеріне қарсылығын анықтайды (кеуектің өлшемі, меншікті кедергісі, активтелу мен селективтілігінің өзгеруі). Қатты заттар әдетте басында 425 К температурасында кептіріледі, кейін ауа ағынында, бу әуелік қоспада немесе таза су буында 991 - 1073 К температурада үштен алты сағат шамасы бойында қызыдырады. Бұл қатты заттың текстурасын тұрақтандыруға мүмкіндік береді және 1073 К температураға дейін регенерация жағдайында кокстік ыдыраудан термиялық қарсы тұруға мүмкіндік береді.
Крекинг немесе гидротазалау катализаторларын термиялық өңдеу кеуектің құрылысының біршама өзгеруінен көлемінің азаюына әкеп соғады. Катализаторларды термобумен өңдеу кеуектің құрылысының бұзылуына және оның радиусының жоғарылауына әкеледі. Екі жағдайда да катализатордың меншікті кедергісі мен олардың активтілігінің азаюы болады. Сондықтан, өндірістік жағдайда термо - термобумен өңдеу жағдайында 993 К температурасынан асыруға болмайды. Бірақ катализаторларды термобумен өңдеу үшін каталитикалық процестерде катализаторларды қолданар бұрын өткізу керек, мысалы, мұнай фракцияларын крекингтеуді алюмосиликат, цеолит катализаторы жағдайында су буы қатысында өткізеді. Кокстелген катализатордың регенерациясы 883 К температура жағдайында бу әуелік қоспада өткізеді. Сондықтан мұнай фракцияларының каталитикалық крекинглеу қондырғысы температура мен су буы әсерінде болады.
Крекинг катализаторларының термобутұрақтылығы цеолитті золь - гель синтезі сатысында NaX, NaY формасындағы, ал сирек жер металдар формасында РЗЭУ немесе РЗЭХ - цеолит қосылады. Крекинг немесе гидрокрекинг катализаторына 11% - дық масс.құрамммен оның ішінде 2,5% сирек жер металдар масс. болатын цеолит қосылады.
Крекинг катализаторларының термиялық тұрақтылығы цеолиталюмосиликат құрамындағы алюминий оксидінің 11 - ден 54% масс.жоғарлауымен ұлғаяды.
Қатты катализаторлар мен адсорбенттердің термотұрақтылығы түйіршіктердің кеуектілігіне тәуелді. Жұқа кеуекті бөлшектер катализатордың аз термотұрақтылығына ие. Бұдан, жылу саны регенатордан шығып реакторға түсетін пропорцианалды үйілген тығыздықта, катализатор мен оның көлеміне катализатор арқылы берілуі мүмкін. Лифт - реакторы немесе катализатордың қайнау қабатында крекинг қондырғысында оның регенератордан реакторға реакциялық қоспаны беру арқылы жылуды тасумен түсіндіріледі. Жылу сыйымдылық пен үйіоген немесе шынайы тығыздық қаншалықты жоғары болса, соншалықты регенератордан реакторға жылуы тасымалданады. Мұндағы катализатордағы энергия реактордағы катализаторда жиналып қалған коксті жағу процесі есебінен жоғарылайды.
Қатты заттардың каталитикалық қасиеттері
Катализаторларға қойылатын негізгі талаптар
Жоғарыда келтірілген талаптардан басқа, олар жоғары каталитикалық активтілік пен реттелетін селективтілікті, жоғары адсорбциялық көлемді көлемге ие болуы керек, су буы әсер еткен кезде умен әлсіз улануы керек, өндірістік катализаторын синтездеуде активтілігі мен селективтілігі бойынша жақсы регенарациялануы қажет.

Қатты катализаторлардың активтілігі
Өнеркәсіп процестерінде қатты катализаторлардың активтілігі мен селективтілігі қондырғылардың өнімділігі мен мақсатты, қосымша және реакцияласпай қалған заттардың энергия шығынымен анықталады.
Өндірістік жағдайда активтіліктің сандық бағасын анықтаймыз:
oo Бастапқы заттың жалпы айналуы;
oo Мақсатты заттың шығымы;
oo Бірлік уақытында шикізаттың анықталған санының айналу жылдамдығы;
oo Катализатордың бірлік массасына;
oo Катализатордың бірлік көлеміне;
oo Катализатордың бірлік беттік қабатына;
oo Бірлік активті орталығына.
Шикізаттың жалпы айналуы екі әдіспен анықталады: Бірінші әдіс бойынша, тиелген бастапқы (%, масс.) шикізаттың және реакцияласпаған шикізаттың m және олардың шамасымен х айналуы анықталады:
х=m0-mmo
мұндағы, mo- реакторға тиелген бастапқы шикізаттың массасы; m - реакцияласпай қалған шикізаттың массасы.
Екінші әдіс бойынша, бастапқы заттың г моль өлшемін және nnA және реакцияласпай қалған зат nA және заттың айналу үлесін мына формуламен анықтаймыз:
х=nA-nAnnAn
Шикізаттың жалпы айналуы мақсатты шығын сумасы мен қосымша өнімнің сумасымен анықталады.
Шикізаттың айналу жылдамдығын катализтор қатысында есептеу регенератордың тұрақты көлемінде және ағында катализатордың жылжымайтын қабатында төменде келтірілген формуламен есептеледі.
Катализатордың жылжымайтын қабаты мен тұрақты көлемді реактор үшін:
W=nA0dxmdt
W=nA0dxVdt
W=nA0dxSvdt
W=nA0dxSuVdt
Мұндағы, V - катализатор қабатының көлемі, м3; S0 - катализатордың меншікті кедергісі, м2м3.
Ығыстырылған режимде жұмыс істейтін ағынды реактор үшін жылдамдық келесі түрде жазылады:
Ws=nA0dxmpdt
Ws=nA0dxVspdt
Ws=nA0dxNS0pdt
Идеалды арастыру арқылы жұмыс істейтән реактордың реакция жылдамдығы алгебралық формада болады және мынадай формуламен есептеледі:
Ws=nA0dxmpt
Мұндағы, t - уақыт, р - тығыздық, Vs, S0 және N- бірлік көлем, берілген көлемдегі, катализатор қабатының бірлік ұзындығы мен активті орталықтың саны. Катализатордың селективтілігі өнімнің нығымының жалпы шикізатқа айналуының қатынасымен анықталады:
φ=x1x
Катализатордың тұрақты активтілігі
Крекинг, полимерлену, гидрогендеу, дегидрогендеу, дегидроциклдену, риформинг, гидрокрекингтеудің қатты катализаторлары аморфты және кристалдық торға ие болады. Өндірістік катализаторлар бастапқы активтену шамасын біркелкі сыртқы және ішкі параметрлер әсерінде - T, F тез өзгеріп кетпеуі керек және тордың құрылысы т.б. Катализатордарды өнеркәсіптік эксплуатацияда пайдаланған ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Қабатты композициялы материалдардың физика-химиялық қасиеттері
Процестің физика-химиялық негіздері
N-винилкапролактам негізіндегі (СО)полимерлердің физика-химиялық және термосезімтал қасиеттері
Мұнай мен мұнай өнімдерінің негізгі физика-химиялық қасиеттері
Аминнің химиялық қасиеттері
Тоқыма талшықтарының химиялық қасиеттері
Судың физика-химиялық қасиеттерін анықтау
Сіңіру қабілетінің түрлері: механикалық, биологиялық, физикалық, химиялық, физика-химиялық
Судың физикалық және химиялық қасиеттері
Алтын. Алынуы, физикалық,химиялық қасиеттері
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь