Buxoro muxandislik-texnologiya instituti

AMALIYOT №2 REYAKSIYALAR SHAROITIDA KATALIZATORLARNI KUZATISH
Xozirgi vaktda minglab katalizatorlar yaratilgan bulib, bir necha yuztasi geterogen va gomogen katalizlarda kullaniladi. Muxim katta masshtabli kimyo sanoatlarida muxim jarayonlarda katalizatorlar kullaniladi.
Muxim katalitik reaksiyalar va katalizatorlar

REAKSIYA SXEMASI	JARAYON MAHSULOTI	MUHIM QATTIQ KATALIZATORLAR
OKSIDLANISH-QAYTARILISH (GOMOLITIK)REYAKSIYALARI
3	SULFAT KISLOTA	Pt,V2O5, Ishqori metallarning sulfatlari Fe2O3

Ko‘p ishlatiladigan katalizatorlardan biri alyumosilikatlar. Ular neft maxsulotlarni qayta ishlashda keng ko‘llaniladi, shuningdek metall va ularning oksidlarining har xil jarayonlarida mustahkam g‘ovakli tashuvi sifatida ham ishlatiladi. Neftni qayta ishlashda va neft kimyo sanoatida katalizatorlar va katalitik jarayonlar muhim ahamiyatga ega. Gap shundaki har xil konlardagi neftning tarkibi turli xil bo‘lib, tarkibida yengil qaynaydigan fraksiyalari 5 – 20% gacha bo‘ladi bu esa benzinga bo‘lgan ehtiyojni qondira olmaydi. Neftni oddiy yo‘l bilan haydaganda sifatsiz va kam miqdorda benzin olish mumkin. Zamonaviy usullar bilan katalitik kreking va reforminglarni qo‘llash neft massasidan 75% yuqorioktanli benzin olishga imkon beradi. metall katalizatorlar ishtirokida toshko‘mirni gidrirlash usuli bilan motor yoqilg‘ilari olinadi.
Metall va oksid katalizatorlar ishtirokida uglevodorodlarni katalitik ishlov berish bilan xalq xo‘jaligi maxsulotlari ishlab chiqariladi. Ko‘pgina monomerlar va ulardan olinadigan polimerlar asosan neft, toshko‘mir, slanesdan katalitik usulda olinadigan maxsulotlar hisoblanadi. Yuvuvchi vositalar, bo‘yovchi moddalar va dori- darmon olishda katalitik jarayonlar katta ahamiyatga ega.
Katalizatorlar haqida tushuncha.
Kataliz- kimyoviy reaksiyalar tezligi oshirish yoki kimyoviy reaksiyasida ishtirok etadigan katalizatorlar yordamida ularni qo‘zg‘atish demakdir. Katalizatorlar reagentlar bilan oraliq reaksiyaga kirishib, reaksiya tugagandan so‘ng o‘zining kimyoviy tarkibini tiklaydi. Odatda katalizatorlar ko‘p martalab reaksiyaga kirishib, kimyoviy reksiyaning tezligini uzoq muddatda tezlashtiradi va o‘zining massasidan bir necha marta ko‘p bo‘lgan maxsulot ishlab chiqarishga ishtirok etadi.
Agar kataliz jarayoni ishlab chiqarish amaliyotiga bevosita qo‘llanilsa, u holda “sanoat katalizi” deb yuritiladi. Kataliz nazariyasida katalitik reaksiyalarning mexanikasining va kinetikasining molekular va ion bosqichida ifodalansa, sanoat katalizida esa makrokinetikasi, ya’ni katalizatik jarayonlarning kinetikasi o‘rganiladi.
Qo‘shimcha kimyoviy reaksiya yoki mexanik va harorat ta’siri natijasida katalizatorlarning tarkibi va strukturasining o‘zgarishi natijasida katalitik jarayonning buzilishiga olib keladi. Tarmoqli zanjir reaksiyalarida, ya’ni portlash bilan boradigan reaksiyalarda katalizatorlar bir marta ishlatilishi mumkin.
Katalizatorning Gibbs energiyasi kataliz jarayonidan oldin va undan so‘ng o‘zgarmas holda bo‘ladi. Qaytar reaksiyalarda katalizator reaksiyaning muvozanatga kelishini tezlashtiradi ammo uni siljitmaydi.
Gibbs muvozanat konstantasi K hamma kimyoviy reaksiyalarda absolyut haroratda T Gibbs energiyasining Δg o‘zgarishi bilan olib aniqlanadi.
Undan tashqari lnK= Δg/(RT)
Δg=TΔS-ΔH
Bunda: R -gaz doimiysi 8.13Dj/(molK); ΔS- sistema entropiyasining o‘zgarishi Dj/(molK); ΔH-entalpiyaning o‘zgarishi Dj/mol;
Katalizatorlarning tezlashtiruvchi ta’siri boshqa faktorlardan o‘ziga xosligi va samaraligi bilan farq qiladi. Ma’lumki reaksiyaning tezligiga harorat, bosim, reagentlarning konsentratsiyasining o‘zgarishi va mexanik aralashtirishlar ta’sir qiladi.
Katatlizatorlarni tayyorlash nazariyasi asosiy vazifasi quyidagilardan iborat:
1) katalizatorlarning, kimyoviy xossalaridan tashqari qaysi xususiyatlardan bu asosiy xarakteristikalar bog‘liq;
2) berilgan reaksiya uchun katalizatorning yuqori sifatini ifodalovchi xususiyatlari ko‘rsatgichlarining optimal muvofiqligi;
3) katalizator tayyorlash jarayonida qaysi vositalarni o‘zgartirish bilan katalizatorlar xususiyatlarining optimal ko‘rsatgichlariga erishish mumkin.
Katalizator sintez qilish jarayonining gidrogenizatsion jarayonlarini ko‘p karrali tadqiq qilish natijasida sintezning optimal sxemasi taklif qilindi:



Umumiy holda qattiq g‘ovak katalizatorlarda kataliz quyidagi elementar bosqichlardan tashkil topgan:
1.Oqim yadrosidan donador katalizator yuzasiga ta’sirlashuvchi moddalarning tashqi diffuziyasining samaradorligi.
2.Katalizator donalari g‘ovaklariga ichki diffuziyaning samaradorligi.
3.Bir yoki bir necha ta’sirlashuchi komponentlarning katalizator yuzasida kimyoviy bog‘lanishdagi faol adsorbsiya.
4.Mahsulot- katalizator yuzada kompleks hosil bo‘lishi bilan atomlarning qayta gruppalanishi.
5.Katalizning desorbsiya mahsuloti.
6.Katalizator donalari g‘ovaklarida diffuziya mahsuloti.
7.Donalar yuzasidagi diffuziya mahsuloti.
Gomolitik kataliz oksidlanish – qaytarilish usuli ta’sirida boradi. Katalizatorlarning tezlashtirish mohiyati katalizator elektronlari hisobiga ta’sirlashuvchi reagentlar elektronlarini o‘tishi osonlashtiradi. Bunda agar boshlang‘ich reagent molekulalarning adsorbsiyasida katalizator donor vazifasini bajarsa, reaksiyaning oxiriga kelib akseptor bo‘lib o‘zining kimyoviy tarkibini tiklaydi.
Misol. Platina katalizatori ishtirokida ko‘p kislorodda SO₂ oksidlanish reaksiya
O₂ +2Pt ↔2O^*Pt
2O^*Pt +SO₂↔ SO₂ O^*Pt
SO₂ O^*Pt ↔ SO₃+Pt
Geterolitik analiz –kislotali – ishqoriy usuli ta’sirida boradi. Katalizator reaksiyani tezlashtiradi, avval donor keyin esa akseptor sifatida xizmat qiladi. Bunday katalizatorlar ionli yoki protonli deyiladi.
Misol,kislotali katalizator ishtirokida etilenni gidratatsiyalash NA (N₃RO₄ yoki N₂SO4)
1.SN₂ =SN₂ +NA↔ SN₃-SN₂⁺ +A^-
2. SN₃-SN₂⁺ + NON↔ S₂N₅ON +N⁺
3. N⁺ + A^-↔NA
Katalizator avval (A^-) donor, undan so‘ng esa akseptor N⁺ vazifasini bajaradi. Murakkab katalitik jarayonlar uchun bifunksional katalizatorlar ham gomolitik, va ham geterolitik katalizatorlar qo‘llaniladi.
Ishlab chikarish texnologik sxemasida katalitik jarayonning o‘rni va roli.
Katalizatorlar ishtirokida boradigan bir yoki bir necha reaksiyalar katalitik jarayon deb ataladi.
Katalitik ishlab chikarishning texnologik sxemasini kuyidagi ketma – ket jarayonlar kurinishida ifodalash mumkin:
1.Katalitik jarayonlar uchun asosiy reagentlarni olish bilan xom ashyoga birlamchi ishlov berish.
2. Katalizatolarni zaxarlaydigan va ifloslaydigan kushimchalardan reaksion kushimchani tozalash.
3. Gazsimon va suyuk reagentlarning reaktorga yuklanishi.
4. Reagentlarni kataliz xaroratigacha isitish.
5. Kataliz isiklikni berish va olish bilan boradi.
6. Kataliz maxsulotlarini ishlab chikarishning maksadli maxsulotlariga aylantirish.
Bu jarayonlar xakida anik tassavurga ega bulishi uchun ikkita katta masshtabli xar xil katalitik ishlab chikarishlarni: sulfat kislotani kontakt usuli ishlab chikarishning va neftning ogir fraksiyalarini katalitik krekinglash jarayonlarini kurib chikamiz.