Дәріс 27, 28 – Қатты катализатордағы әртекті катализ

Мазмұны:

2. Жанасу массасы

Қатты катализаторларды, қағида бойынша кішілеу кеуекті түйір (дән), таблеткілер, түйіршіктер түрінде дайындайды және қолданады. Катализатордың кеуек қабырғаларының ішкі беті түйірдің сыртқы бетінен жүздеген немесе мыңдаған есе асып түседі. Қатты кеуекті катализаторлардың катализдік активтілігі олардың химиялық құрамымен, сондай ақ түйір пішінімен, сондай ақ кеуектілікпен анықталады. Катализатор активтіліг реагенттер үшін тиімді бетке пропорционал, бірақ жұқа кеуекті катализаторлардың ішкі беті диффузиялық іркілістер есебінен толық қолданыла бермейді. Қатты кеуекті катализаторлардағы катализ процесі келесі қарапайым сатылардан тұрады:

1. 
   Реакцияға түсетін заттардың ағын ядросынан катализатор түірінің бетіне диффузиясы;
   
2. 
   Реагенттердің катализатор түйірлерінің кеуектеріне диффузиясы;
   
3. 
   Катализатор бетінде химиялық қосылыстар – активті комплекстер;
   
4. 
   Реагенттер –катализатор түзетін активті адсорбциялану;
   
5. 
   Беттік комплекстер: өнім –катализатор түзетін атомдардың қайта топтасуы;
   
6. 
   Өнімнің беттен десорбциялануы;
   
7. 
   Өнімнің беттен десорбциялануы;
   
8. 
   Өнімнің катализатор қуысынан диффузиялануы;
   
9. 
   Өнімнің катализатор түйірі бетінен ағын ядросына диффузиялануы.
   

2. Өндірістік қатты катализаторлар әдетте жеке заттар болып саналмайды. Олар жанасу массасы деп аталатын күрделі қоспа түрінде болады. Жанасу массасында бір заттар жеке катализаторлар, ал екінші біреулері активаторлар (модификаторлар) мен тасымалдаушылар болып табылады.

Активаторлар немесе промоторлар деп, негізгі катализатордың активтілігін артыратын өосымша заттарды айтады. Тасымалдаушылар немесе трегерлер деп термотөзімді, берік, қуысты заттарды атайды, оларға ерітіндіден тұндыру немесе басқа тәсілмен катализаторды қондырады.

Жанасу массасының түйірлерін активті бетті құрайтын ұсақ кеуектер тесіп өтеді, әдетте оның ауданы түйірдің сыртқы бетінің ауданынан бірнеше жүздеген есе үлкен. Мсса бірлігінің немесе түйір көлемінің S беті өндірістік катализаторлардың көпшілігі үшін бірнеше ондықтан бірнеше жүздеген м²/г жетеді.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Активатор немесе промотор дегеніміз не?

2. Трегер немесе тасушы дегеніміз не?

3. Беттік жанасу аппараттары.

Ұсынылған әдебиеттер:

1. 
   Общая химическая технология: в 2-х ч.,/под ред. И.П. Мухленова. М:1984.
   
2. 
   Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. М:1990.
   
3. 
   Основы химической технологии/под ред. И.П. Мухленова М:1991.
   
4. 
   Вольфкович С.И. Общая химическая технология. М: 1959
   
5. 
   Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.
   

Мазмұны:

2. аппаратураны таңдау, аппаратураға материалдар таңдау

3. Бақылаушы және реттеуші параметрлерді таңдау

1. Өндірістің химиялық схемасы негізінде, берілген шикізаттан өнімді алу үшін жүргізілген химиялық реакциялар жатады. Химиялық схема шикізаттың және өнімнің қасиеттерін ғылыми зерттеу нәтижелеріне, сондай ақ өндірісітң жеке сатыларында мүмкін болатын негізгі және қосалқы реакциялар негізінде құрастырылады. Анықтаушы критерий болып өндірістің экономділігі болып табылады. Мысалы, сода өндірісінің химиялық схемасы. Сода өндірісінің амиакты әдісі XX ғасырдың 60-жылдары ашылған. Шикізаттар – табиғи ас тұзы NaCl және табиғи әктасы NaCl. Процесс негізінде Na және Са алмасуы жатады.

Мұнда I – шикізат; II – негізгі өнім (сода); III – қалдықтар.

Сур.1. фосфор қышқылы өндірісінің принципиалды схемасы:

Технологиялық схеманың принципиалды схемадан айырмашылығы – технологиялық схемада аппараттар, шынайы аппараттарға ұқсас бейлнелеудермен көрсетілген.

2. Аппаратты тандау экономикалық жағдайдан туындайды: аппарат максимальды қарапайым және арзан болу керек, ал онда жүретін процестер оптималды жағдайларда жүру қажет. Химиялық процесс үш стадиядан турады: шикізатты дайындау, химиялық реакция және реакция өнімдерін бөлу. Процестің химиялық схемасына негізделіп, реактор ең маңызды аппарат болып табылады, өйткені онда химиялық реакция жүреді. Химиялық реакторсыз химиялық процес болу мүмкін емес.

Материалды таңдағанда, оның коррозиялық тұрақтылық, беріктілік, өндеу мүмкіндігі және оның бағасы есептеледі. Егер берілген аппарат жұмыс істеу кезінде қара металдар коррозияға тұрақты болса, онда олар тұрақты, берік және арзан материалдар ретінде бірінші қолданады. Жиі коррозияға тұрақты легирленген қара металдар немесе арнайы балқымалар қолданады; олар қымбат болғандықтан тек экономикалық тиімді жағдайларда қолданады. Көп жағдайда реакция зонасында беткі қабатын тұрақты материалдармен жабылған қара металдарды қолданады. Эмалданған материалдар кең таралған. Эмаль жапқыштар жоғары температурада әртүрлі қышқылдар әсеріне тұрақты, ал коррозионды-белсенді газдар осы жапқыштарды жоялмайды.

3. Химиялық өндірісітің сапалық және технико-экономикалық көрсеткіштері технологиялық режимды сақтау ережелеріне байланысты. Режимды бұзу кезінде процес өнімділігі төмендейді, сондай ақ өнім сапасы нашарлайды. Сондықтан технологиялық процес параметрлерін анықталған нормалар шегінде сақтап қалудың практикалық маңызы зор. Осы жағдайды келтірмеу мақсатында, сәйкес параметрлерге әсер етеді, яғни процесті реттейді. Оның нәтижесінде параметрлер берілген мөлшерді қабылдайды. Химиялық прцестің тұрақты жұмысы бастапқы параметрлердің – шикізаттың мөлшері және құрамы бір қалыптығына байланысты. Өндірістің бақылауы – бұл берілгіен режимнен ауытқуды байқау және процестің басқа стадияларында режимдердін бұзылуын алдын ала мақсатымен оларды жою.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Химиялық өндірісіті еңгізудің негізгі этаптарын жазыңыз

2. Технологиялық және принципиальды схемалардың айырмашалағы неде?

3. Аммиак өндірісінің химиялық схемасын құрастырыңыз.

Ұсынылған әдебиеттер:

1. 
   Общая химическая технология: в 2-х ч.,/под ред. И.П. Мухленова. М:1984.
   
2. 
   Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология. М:1990.
   
3. 
   Основы химической технологии/под ред. И.П. Мухленова М:1991.
   
4. 
   Вольфкович С.И. Общая химическая технология. М: 1959
   
5. 
   Соколов Р.С. Химическая технология: в 2-х т. М: 2000.