ій на металах пояснюють тим, що в першому з них активним центром є кожен атом поверхні, у другому-сукупність декількох атомів. Розбавлення в каталізаторі-сплаві активного металу неактивним компонентом не впливає на його активність в структурно-нечутливих реакціях і призводить до значного її зниження в структурно-чутливих реакціях. Крім того, в структурно-чутливих реакціях активність каталізатора залежить від виходу на поверхню кристалічних граней, ребер, концентрації дислокацій. Каталітична активність металів на носіях змінюється також внаслідок їх хімічної взаємодії з носієм.
2.2 Змішані каталізатори
У реакціях кислотно-основного типу (крекінг, дегідратація, ізомеризація та ін.) високою активністю володіють каталізатори, які складаються з кількох речовин, - оксиди металів з різним зарядом катіона, аморфні алюмосилікати і цеоліти, гетерополікислоти, сульфати , фосфати та ін. Саме на поверхні змішаних систем легше утворюються реакційноздатні заряджені частинки. Наприклад, в алюмосилікатах іон А1 3+ заміщає Si 4+ в кремнекислородного решітці; менший заряд Al 3+ в порівнянні з Si 4+ компенсується появою центру Бренстеда Н +. Приєднання утворився Н + до реагентів призводить до виникнення заряджених реакційноздатних часток, наприклад карбкатион (СН 3 СН=СН 2 + Н + - gt; C 3 H 7 +), що беруть участь далі в каталізі. На основних центрах утворюються негативно заряджені частинки, в реакціях вуглеводнів-карбаніони.
2.3 Поліфункціональні каталізатори
Промислові каталітичні процеси часто проводять на каталізаторах, що поєднують різні функції. Наприклад, перетворення вуглеводнів в ріформінге прискорюються каталізаторами, в яких перехідні метали, головним чином Pt або Ni, комбінуються з кислотним оксидом, наприклад алюмосилікатом або А1 2 О 3, модифікованим фтором. У цьому випадку Pt надає дегидрирующей дію, а кислотний оксид-ізомеризуючий. Каталозі протікає поблизу кордону розділу фаз або в результаті переміщення активної частки з однієї фази в іншу:
Поліфункціональні каталізатори, як правило, складаються з декількох фаз, кожна з яких прискорює одну зі стадій складного процесу. Більше 50 років тому С.В. Лебедєв спільно з співробітниками підібрав селективний каталізатор синтезу бутадієну зі спирту по реакції:
З 2 Н 5 ОН - gt; СН 2=СНСН=СН 2 + 2Н 2 О + Н 2
Були виділені стадії процесу: дегідратація, дегідрування і конденсація і для кожної з стадій підібраний свій каталізатор (активна глина, ZnO і MgO відповідно). У змішаному каталізаторі ці компоненти знаходяться в співвідношенні, що забезпечує максимальний виходбутадіена. Високоселективні каталізатори парціального окиснення представляють суміш оксидів різних металів. Наприклад, для окислення пропілену в акролеїн застосовують каталізатор, що складається з оксидів Bi, Mo, Fe, Co і ін. У цьому каталізаторі Bi 2 (MoO 4) служить для адсорбції та активації пропілену, FеМоО 4 -для активації О 2, на дефектах кристалічної структури Fe 2 (MoO 4) 3 відбувається перенесення іонів кисню від центрів його адсорбції до центрів адсорбції олефина, СОМО 4 служить для стабілізації структури FeMoO 4.
2.4 Основні вимоги до каталізатора
До промислового каталізатору висувають такі вимоги:
. Каталізатор повинен бути високоактивним. Проізволітельность ка-каталізаторів для багатотоннажних процесів звичайно повинна бути вище 20 г/л * год, в іншому випадку потрібні були б апарати занадто великого обсягу або в занадто великій кількості. Поряд з хімічним складом для активного каталізатора необхідні висока питома поверхня і оптимальна пориста структура.
. Каталізатор повинен бути високоселективним. В іншому випадку зростають витрати на очищення і виділення кінцевих продуктів. Бажана 100% -я селективність" але вона важкодосяжним. Зауважимо, що для отримання високоселективного каталізатора висока питома поверхня необов'язкова. Необхідна величина селективності для різних процесів різна; вона визначається економічними міркуваннями виходячи з частки вартості сировини в ціні кінцевого продукту.
. Каталізатор повинен мати достатню стійкість до травленню каталітичними отрутами. У тому числі бажано мінімізувати відкладення коксу на поверхні каталізатора в органічних реакціях, максимально подовжити період роботи каталізатора до регенерації.
. Каталізатор не повинен бути надто чутливим до перегрівів в екзотермічних реакціях. Важливо, щоб перегрів на 50-100 ° С вище регламентованої температури процесу не приводив до незворотної втрати активності.
. Приготування каталізатора має бути добре відтворюван...
