Toshkent kimyo -texnologiya

Birlashtirilgan adsorber: 1 - plastinka; 2 - toshib ketish ; 3 - oraliq huni

Gaz chiqindilarini katalitik tozalash
Katalitik tozalash usuli katalizator ishtirokida tozalanishi kerak bo'lgan gaz muhitiga kiritilgan oksidlovchi modda bilan neytrallanadigan moddalarning o'zaro ta'siriga asoslangan. Reaktsiyalar natijasida gaz tarkibidagi aralashmalar xavfli bo'lmagan boshqa birikmalarga aylanadi yoki gazdan oson ajratiladi.
Usulning asosiy afzalligi shundaki, u yuqori darajadagi tozalashni ta'minlaydi, kamchiligi esa gazdan adsorbsiya yoki yutilish yo'li bilan olib tashlanishi kerak bo'lgan yangi moddalarning hosil bo'lishidir.
Katalitik tozalash azot oksidi, uglerod oksidi va boshqa zararli gaz ifloslanishini zararsizlantirishga imkon beradi. Usul asosan tozalangan gazda chiqarilgan komponentning past konsentratsiyasida, ularni zararsizlantirish uchun to'g'ridan-to'g'ri yonish usulidan foydalanish foydasiz bo'lganda qo'llaniladi. Bunday holda, jarayon pechlarda neytrallash uchun zarur bo'lgan 950 ... 1100 ° C o'rniga 200 ... 300 ° S haroratda davom etadi. Katalizatorlardan foydalanish tufayli gazni tozalashning yuqori darajasiga erishish mumkin, ba'zi hollarda 99,9% ga etadi.
Kataliz - bu jarayonda ishtirok etuvchi moddalar (katalizatorlar) ta'sirida sodir bo'ladigan, lekin unda iste'mol qilinmaydigan va reaksiya oxiriga qadar kimyoviy jihatdan o'zgarishsiz qoladigan reaktsiya yoki uning qo'zg'alish tezligining o'zgarishi. jismoniy o'zgarish. Katalizning ikki turi mavjud: bir jinsli (bir hil) va geterogen (bir xil bo'lmagan).
Gomogen katalizda reaktivlar va katalizator bir fazali tizimni (suyuqlik yoki gaz) hosil qiladi. Gomogen katalizga vodorod va uglerod oksidining yonishi misol bo'la oladi.
Geterogen katalizda katalizator mustaqil fazani (odatda qattiq modda) tashkil qiladi. Sanoatda katalizning bu turi juda keng tarqalgan. Kimyoviy va tegishli sanoat tomonidan ishlab chiqarilgan mahsulotlarning aksariyati heterojen kataliz yordamida olinadi, odatda gaz, ya'ni. gaz fazali reaksiyalar tezlashganda. Suyuq fazada heterojen kataliz kamroq tarqalgan.
Katalitik reaktsiyalar kimyo va termodinamikaning umumiy qonunlariga bo'ysunadi, lekin ayni paytda o'ziga xos xususiyatlarga ega, chunki ular doimo bitta qo'shimcha komponent - katalizatorni o'z ichiga oladi. Katalizatorlarning ta'siri harorat, bosim va radiatsiya ta'siri kabi kimyoviy reaktsiyalarning kuchayishiga yordam beradigan boshqa omillar ta'siridan tubdan farq qiladi. Haroratning oshishi reaksiyaga kirishuvchi molekulalarning energiya darajasining oshishi tufayli reaktsiyani tezlashtirishi mumkin, ya'ni. tashqaridan kiritilgan issiqlik tufayli ularning faollashishi. Bunday holda, tizimning ichki energiyasi o'zgaradi va muvozanat holati o'zgaradi.
Katalizator kimyoviy reaksiyaning muvozanatiga ham, reaksiyalarning boshqa termodinamik xususiyatlariga ham ta'sir qilmaydi. To'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligini teng ravishda o'zgartirib, u berilgan sharoitlarda muvozanatga erishish tezligini oshirishga yordam beradi.
Katalizatorlarning tezlashtiruvchi ta'siri, hosil bo'lgan oraliq birikmalarning reaktsiyalarining faollashuv energiyasining pasayishiga kamayadi. Bu Arrhenius tenglamasidan kelib chiqadi:

bu yerda k - reaksiya tezligi konstantasi;
k ₀ - ko'rsatkichdan oldingi ko'paytma;
E - faollashtirish energiyasi;
R - gaz doimiysi; T - mutlaq harorat.
Katalizatorning tezlashtiruvchi ta'siri uning A faolligi bilan ifodalanadi, bu katalizator k ishtirokida sodir bo'ladigan reaksiyalar tezlik konstantalarining nisbatini tavsiflaydi _. va k holda :

bu yerda E, E _K - katalizatorsiz va katalizator ishtirokidagi reaksiyaning aktivlanish energiyasi;
DE = E–E _K - katalizator ishtirokida aktivlanish energiyasining kamayishi.
Masalan, katalizatorsiz ammiakning parchalanish reaksiyasining aktivlanish energiyasi 297,400 J/mol, vanadiy katalizatori ishtirokida esa atigi 163,800 J/mol;mol.
Katalizatorning tezlashtiruvchi ta'sirini oltingugurt dioksidining oksidlanishi misolida ko'rish mumkin:
2 SO ₂ ↔ 2 SO ₃ + Q ,
katalizatorsiz (420°C (623 K) da faollashuv energiyasi E = 420 000 J/(mol ×K)) juda sekin harakat qiladi. Bu reaksiya vanadiy katalizatorida olib borilganda aktivlanish energiyasi E _{K ga teng} = 268 000 J/(mol ×K). R ni hisobga olgan holda bu miqdorlarni tenglamaga almashtirish \u003d 8,3 J / (mol ×K), biz olamiz:

bular. reaksiya tezligi yuzlab milliard marta ortadi.