Илова физик – кимёвий катталиклар ва халқаро система (СИ) бирликлари

Катализатор тайёрлашдаги умумий технологик: чизмалар


Чизмада чўктирилган контакт массасини олиш кўрсатилган. Берилган катализаторни тайёрлаш тартиби, ҳар бир конкрет ҳолатда айрим операциялари ўзгариши мумкин.

эритиш



чўктириш



фильтрлаш



чўкмани ювиш





чўкмани қуритиш



массани қуритиш



майдалаш



шакл бериш



тоблаш



тайёр маҳсулот

А

эритиш



чўктириш



фильтрлаш



чўкмани ювиш





массага шакл бериш



гранулани қуритиш



катализаторни тоблаш



тайёр маҳсулот

В
Чўктириш йўли билан катализаторни қуруқ (А) ва ҳўл (нам) шакл бериш усули (В).
Эритиш- бу жараён қаттиқ фазадаги моддаларни эритувчилар ёрдамида суюқ фазага ўтишидир. Модда молекулаларини эриган ва диссоцияланган ҳолатда унинг ҳаракати анчагина кўпайган ва кимёвий активлиги ошган бўлади. Саноатда асосан каталазаторларни чўктириш йўли билан тайёрланганда, тоза қаттиқ бирикмалари (тузларни сувда эритилади) ишлатилади, бу эритмалар кейинги кимёвий реакцияларни боришини тезлаштиради.
Эриш жараёнини ўртача тезлиги, модда миқдорини - Gp, эриш учун кетган вақт –τ_ρ билан аниқланади.

Аралаштириш δ-диффузияланиш қатламини қалинлигини камайишига олиб келиб, қаттиқ фазадаги заррачаларни суюқ фазада бир хилда тарқалишига имкон яратиб, эришини тезлаштиради.
Эриш жараёнини тезлаштирувчи яна бир фактор, у температурадир. Температурани ошиши билан D - диффузияланиш коэффициентини аҳамияти кўпаяди, суюқ фазани ковушқоқлиги (ёпишқоқлиги) камайиб, масса алмашиш муносиб равишда кўпаяди. Кўп холатларда температура ошиши билан моддаларни сувдаги эриши (Ср) кўпаяди, бу эса эриш тезлигини оширади. Аммо шундай айрим тузлар борки, Na₂SО₄, MgSO₄, K₂SO₄, Na₂CO₃, NaРО₄ температура ошиши билан аввалига эрищи яхши бориб, кейин эса камаяди ва хаттоки, маълум температурага етгач амалда тўхтайди ва эриши нолга тенг бўлади.
Хом ашёни дастлабки майдалаш, уни эришини тезлаштириб, Fcp – чўкмани ўртача юзасини кўпайтиради.
Эритиш жараёни механик ёки пневматик аралаштиргичи бор реакторларда олиб борилади. Айрим ҳолларда қаттиқ модда билан эритувчини қарама-қарши йўналишда берилиб, механик аралаштиргичли реакторларда ҳам эритилади. Бунда Ср – С₀ аҳамияти ошиб, қаттиқ моддани эритувчида эриши тезлашади.
Чўктириш- бу бошланғич компонентлар эритмаларини бирга қуйишда, кимёвий жараён натижасида, қаттиқ фазани ҳосил бўлишига айтилади. Эриган моддани чўкмага ўтиши (тушиши) икки жараённи ўз ичига олиб, бунда биринчи- бошлангач қаттиқ фазани (зародиш) ҳосил бўлиши ва иккнчиси-кристалларни ўсишини ўз ичига олади ёки йирик гель заррачалар ҳосил бўлишини таъминлайди.Модданинг термодинамик турғун бўлмаган холатини каталитик актив формаси деб ҳисобланади, қачонки жараён мувозанат ҳолатдан узоқ шароитда олиб борилганда температурани пасайиши кристалланишни тезлаштиради, п- зародиш (бошланғич) сони (кристалланиш марказлари), Со/Ср нисбатларининг тўйиниши даражасига боғлиқ.

А-пропорцияланиш коэффициенти;
Со- эритма концентрацияси.
Фильтрлаш - жараён тезлиги ҳаракатга келтирувчи кучга тўғри пропорциональ бўлиб, қаршиликка тескари пропорционалдир. Одатда чўкма катламини фильтрлашда унинг майда ғоваклиги суюқлиқ (чўкма)ни кичик тезликда ҳаракатланиши, фильтрлашни ламинар қатламда боришига мажбур этади.Унда фильтрлаш тезлиги ҳар доим босимлар фарқи - Δ Р га тўғри пропорциональ бўлиб, қовушқоқлик - μ га, суюқ суспензия фазасига шу билан бирга чўкма қатламини, R_ф.п – умумий гидравлик каршиликка ва фильтр тўсиқларига –Rфn га тескари пропорционалдир.

υ_ф - фильтрат хажми
τ_ф- фильтрлаш давомийлиги
S_ф - фильтрлаш юзаси.

Чўкмани асосий ҳарактеристикаларидан бири, уни ғоваклиги - ε бўлиб, у суспензияни фильтрлашда ҳосил бўлган v_св - суюқликни фильтрлаш вактдаги заррачалар орасидаги каналларини хажмини, умумий чўкма v_oc хажмига нисбатидир.

бунда, - чўкмадаги доначаларни хажми;
G –тв қаттиқ фазани микдори.
Ювиш. Фильтрдаги чўкмани оз миқдордаги фильтрат (ювиш) эритмаси билан ювилганда ундаги қолдиқ эритмаларини чиқариб юборилади. Шу билан бирга чўкмани фильтрда бир хил жойлашмаганлиги, чўкмадаги каналларни бир хил хосил бўлмаслиги сабабли ювиш жараёни тез сусаяди. Ювишни ишончлироғи, лекин оғир мехнат талаб килувчиси фильтрлаш-репульпалаш усулидир.
Ювиш вақтини қуйидаги тенглама билан аниқланади.

бунда, М_пр- ювишга ишлатиладиган сувнинг қовушқоқлиги;
Roc – чўкмани солиштирма қаршилиги;
υ_ос – фильтрат хажм бирлигига мос келувчи чўкмани хажми;
υ_np - ювишга ишлатиладиган сувни ҳажми;
ΔР_обш – фильтрлашда умумий босимни йуқолиши (эритмани босими);
F_обш - фильтрнинг умумий юзаси.
Реагентлар ишлатилганда, ҳосил бўлган қўшимча маҳсулотлар иссиққа бардош беролмайдиган тузлар - масалан аммоний нитрат тузи (NH₄ NO₃) ҳосил бўлса, унда умуман ювиш жараёнини қўлламаса ҳам бўлади ёки қисман ювилади.
Фильтрланган ва ювилган чўкма одатда 10-60% гача намликка (кўпипча 25-30%) эга бўлади, уни қуритиш йўли билан йўқотилади.
Қуритиш. Қуритишда иссиқликни материалга берилишига қараб, контактли туғридан-тўғри чўкмани қуритувчи агент ёрдамида қуритиш ва конвектив қуритиш, бунда қуритувчи агент девор орқали чўкмани қуритади. Материалга иссиқлик бериш, электр ёрдамида, юқори частотали ток ёрдамида ёки жоуль иссиқлиги орқали амалга оширилади.Қуритгични ҳар хил турлари бор: шкафли, аэрофонтанли, лентали, чанглатиб қуритиш. Бунда суспензия ёки эритмани қуритиш- намликни буғлатиш билан майда кристалл заррачаларини (кукуй) ҳосил қилишга мослаштирилган. Бу усул билан фильтрлаш, қуритиш ва майдалаш жараёнлари биргина «Чангитиб қуритиш» жиҳозида олиб борилиб, конвектив қуритиш қурилмаси мисол бўлади, лекин жуда катта энергия сарф қилинади. «Чанглатиб қуритиш» (эритмани буғлатиш)ни «қайнаш қатламида» қуритгичлар билан бирга ишлатса бўлади.Материални қуриш тезлиги, ундаги намликни боғланишига боғлиқ бўлиб, юзадаги намликни буғланиши (чўкмани қуриши) асосан ғовакликни ε аниқлайди. Қуритиш жараёнини кинетик чизмаси (эгриси) икки қисмга бўлинади, доимий давр ва қуриш тезлигини камайиши даврига.
Материалнинг ўртача намлиги биринчи даврда бир хил камайиб, асосан у материал қатламини ичидаги намликни буғланиши (йўқолиши) ҳисобига боради. Иккинчи давр қуриш тезлигини камайиши эса, материал юзасидан намликни чиқиши, чўкма қатлами юзасидаги буғланишни тезлиги юқорилигини кўрсатади.


18-расм. Катализаторнинг қуриш тезлигини (1) ва материалнинг температурасини (2) қуритиш вақтига боғликлиги.


I – иситиш; II- доимий тезлик; III- тезликни камайиш даврлари.
Умуман олганда, қуритиш тезлиги- u, қисқа dτ вақт ичида материалнинг намлигини камайиши - dW билан аниқланади.
и = dW/dτ
Тоблаш- контакт массасини тайёрлашдаги энг асосий операциялардан бири ҳисобланади. Бу жараён натижасида контакт массани актив формаси олинади. Тоблаш шароитга (температура, вақт ва бошқа шароитларга) боғлиқ бўлиб, у контакт массасини ғоваклигини, қаттиқлигини (мустахкамлигини) ва бошқа морфологик хусусиятларини белгилайди.
Одатда контактни тоблаш температураси, у иштирок этаётган жараён температурасидан юқорида олиб борилади, шу билан бирга контактдаги актив компонентнинг тузи ўрнига, ўзига мос равишда оксид ҳолатига ўтишга имкон яратилади. Тоблаш муфель печларда электр токи ёрдамида олиб борилади.