Buxoro muxandislik-texnologiya instituti

AMALIYOT №4 KATALIZATORLAR TEXNOLOGIYASI.
Katalizatorlar – bu murakkab sistema bulib, xar biri uzining funksional xususiyatiga ega bulgan kator komponentlardan iborat. Birok katalizator aktivligi ikki yoki bir necha birikmalar kattaligining yigindisi bulmay balki butun sistemaning ayrim xususiyatlariga muvofik keladigan ekstremal kiymatga ega bulishi mumkin. Bunda ekstremal kiymat reaksion muxit ta’sirida butunlay shakllanadi. Kator olimlarning katalizator soxasida olib borgan ishlarining natijalariga kura, kontaktli massaning dastlabki xolatiga boglik bulmagan ayrim faollikni xarakterlovchi kimyoviy tarkib reaksion muxit ta’sirida barkarorlashadi.
Katalizator — bu reagentlar orasida kimyviy ta’sir ishtirokchisi. Reaksion aralashmaning katalizatorga ta’sir kilish jarayoni xamma vakt xam katalitik reaksiya boskichi emas. Buni inobatga olgan xolda, katalizatorlarning statsionar va nostatsionar xolatidagi geterogen kataliz reaksiyasining kinetikasini urganish lozim. Katalizatorlar murakkab sistema bulib faol moddalardan tashkari, faollashtiruvchi kushimchalar va tashuvchilardan tashkil topgan. Bundan tashkari reaksion muxit ta’sirida kontaktli massalar transformatsiyalanadi va murakkablashadi.
Aktivatorlar – katalizatordagi kushimcha bulib, ma’lum reaksiyaga nisbatan katalitik faol bulmay balki katalizatorning faolligini oshiradigan moddalar. Bu uziga xos katalizatorlar uchun katlaizator xisoblanadi. Aktivatorlarning samaradorligi ularning mikdoriga boglik. Faol komponentlar va aktivatorlarning ma’lum nisbatida maksimum faollik kuzatiladi.
Ch. Setterfild ma’lumotlariga kura aktivatorlar ikki sinfga bulinadi: teksturali,ya’ni fizik ta’sir etuvchi va strukturaviy, kimyoviy ta’sir etuvchi.Teksturli aktivatorlar katalizator ishtirokida, mayda zarrachalar kurinishida faol fazalarning yopishib katta bulak xosil kilishni tuxtatadi. Aktivatorning samaradorligi uning dispersligiga boglik bulib, aktiv komponentlarning dispersligiga nisbatan yukori bulisha kerak. Teksturli aktivatorlar yukori erish xaroratiga ega bulishi kerak: misol, Al₂ O₃ t _pl = 2027 °S, u SiO₂ — 1700 °S, u Cr₂O₃ — 2435 °S, u MgO -2802 °S va x.k. Teksturli aktivatorlar reaksiyaning faollashtirish energiyasini uzgartirmaydi. Teksturli aktivatorga misol aluminiy oksid, ammiak sintez qilishda temir katalizatorga kam mikdorda kiritiladi yoki metanol sintezida rux- xrom katalizatoriga xrom oksidi kiritiladi. Toza holda rux oksidi yaxshi katalizator, ammo katta kristallar hosil qilganligi sababli tez o‘zining aktivligini yo‘qotadi, shuning uchun xrom oksidi solinadi va rux oksidining yopishishini kamaytiradi.
Teksturli aktivatorlardan farqliroq strukturaviy aktivatorlar reaksiyaning aktivlash energisyasini o‘zgartiradi. Shunday qilib temir katalizatorga K₂O kiritilishi ammiak sintezidagi katalizatorning vodorodga nisbatan xemosorbsiyasini va reaksiyasining kinetikasini o‘zgartiradi.Tregerlar (tashuvchilar)
Tashuvchilar ( tregerlar) – issiqlikka chidamli, inert, g‘ovak modda bo‘lib, ularning yuzasiga aktiv moddalar surkaladi. Tashuvchilar katalizatorlarning yuzasini oshiradi, ularga g‘ovaklik strukturasini bag‘ishlaydi, katalizatorning mexanik va issiqlikka chidamliligini oshiradi, kontakt massasining tannarxini kamaytiradi.
Tashuvchilarni qo‘llashning bir necha sabablari bor. Katalaizatorni stabillashtirish va donachalarining yopishishini oldini olish uchun tashuvchi ishlatiladi; bu holatda tashuvchi termik barqarorlikni ta’minlaydi. Shuningdek tashuvchilar katalizatorlarni zaxarlanishdan saqlaydi va selektivligini oshiradi, uning kokslanishini bartaraf qiladi. Bundan tashqari tashuvchilar katalitik aktiv fazaning zichligini kamaytiradi va uning tejalishini oshiradi. Nihoyat u katalizatorlarga mexanik mustahkamlik beruvchi shakl beradi va bosim farqini kamaytiradi. Bu samaradorlikka, katalizatorlarni asalari uyalariga o‘jshash, egarsimon va halqa ko‘rinishidagi tashuvchilarga kiritish bilan amalga oshiriladi.
Tashuvchilarni tanlashda quyidagilarni inobatga olish kerak:
1. zarur bo‘lgan mexanik xususiyatlar: ezishga, ishqalanishga chidamliligi va mustahkamligi.
2. reaksiya sharoitida barqarorligi va regeneratsiyalanishi – issiqlik bardoshligi, korroziyaga chidamliligi.
3. tashuvchilarning g‘ovakligi – g‘ovaklarning o‘rtacha radiusi, g‘ovaklar hajminig radius bo‘ylab tarqalishi.
Tashuvchi g‘ovak strukturasi uni tashkil qiluvi moddaning tabiatiga bog‘liq va mustahkamlik kattaligiga teskari proporsional.
Qattik katalizatorlarni quyidagi turlarga bo‘lish mumkin: izolya­torlar, yarimo‘tkazgichlar va o‘tkazgichlar. Panjarasining tuzilishiga ko‘ra kristall va amorf, kimyoviy tabiatiga ko‘ra – organik, noorganik va oranonoorganik turlarga bo‘linadi.
Katalizatorlar solishtirma yuzasi kichik (diatomit, pemza, as­best) va solishtima yuza katta bo‘lgan tashuvchilarda (γ-A1₂O₃, MgO, silikagel, glinы, alyumosilikatы) tayyorlanishi mumkin.
Sanoatda ko‘p ishlatiladishgan ayrim tashuvchilar:
Pemza (ko‘piktosh). Tabiiy material, vulqon jinslarining g‘ovakli turi bo‘lib, natriy, kaliy, kalsiy, aluminiy, magniy,temir silikatlarining aralashmasi hisoblanadi. Ishlatishdan oldin pemzadan kislotalar yordamida temir va aluminiy qo‘shimchalardan tozalanadi. Pemza (katta zarrachalarining o‘lchamlari 2—8 mm) mustahkam bo‘lmaydigan yengil tashuvchi.
Metallokeramika — yuqori issiqlik o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan, metallning presslangan mikrosferik sharikchalaridan ibaorat. Nazorat qilinadgan g‘ovak strukturasi mikrosharchalarning o‘lchamlariga va presslash bosimiga bog‘liq. G‘ovakligi 40% gacha, yuzasi katta emas. Asosiy kamchiligi unga aktiv birikmalarini kiritish qiyin. Birok ularning yukori mustaxkamligi sababli metallokeramika kaynovchi katlam katalizatorlari uchun ishlatiladi.
Faollashtirilgan kumir (FK). FKning xar xil sanoat tarmoklarida sorbentlar, katalizatorlar, tashuvchilar sifatida kullanilishi ularning yukori govakligi (okolo 60—70 %), elektr tokining utkazuvchanligi va yuzasining kimyoviy tabiati sababdir. Texnik FK bolangich xom ashyo va tayyorlash sharoitiga karab tarkibida 88—98 % uglerod saklaydi.
Sanoatda ishlab chikariladigan faollashtirilgan kumir kullanish soxasiga karab 3 guguxga bulinadi:
1) tindiruvchi; 2) rekuperatsiyalovchi; 3) gaz turidagi kumir.
Katalizator va tashuvchilar sifatida kupincha uchinchi turdagi kumir kullaniladi.
Umumiy xolda kumir multidisper govak strukturaga ega bulib, undagi xar xil govaklar yagona yogochsimon sistemani xosil kiladi. Ularni xar xil organik xom ashyodan tayyorlanadi: kattik yokilgi (torf, antratsit, kungir va toshkumir), yogoch, charm ishlab chikarish sanoati chikindilaridan, yongok puchogidan, suyaklardan va x.klardan olinadi.
Silikagel — amorf kremniy oksidi, strukturasining yukori mustaxkamligi, keng chegarada govak strukturani nazorat kiilish imkoni, yonmasligi bilan xarakterlanadi. Tashuvchilar sifatida keng kulamda: silikagel va yukori dispersli — aerosillar yoki ok kul. Kimyoviy tabiatiga kura ular kuchsiz kislotalar. Gel, xar bir kremniy atomlari turta kislorod atomi bilan xar bir kislorod atomi ikkita kremniy atomi bilan birikkan uch ulchamli setka xosil kiluvchi tetraedrlardan (SiO₄) tashkil topgan, gelning xosil bulishi polekondensatsiya mexanizmi orkali boradi:
nSi (ON)₄—Si_nO_2n__m i (2p—m) N₂O.