Катализ, Krugosvet енциклопедия

Катализатори с двойно действие.

Тези катализатори ускоряват реакцията на двата вида и дават по-добри резултати, отколкото когато реагентите преминават последователно през два реактора, всеки от които съдържа само един вид катализатор. Това се дължи на факта, че активният катализатор центрове двойно действие са много близо един до друг, и междинния продукт, образуван в един от тях, след това се превръща в крайния продукт от друга.

Добър резултат дава асоциация катализатор активиране на водород с катализатор за изомеризация на въглеводороди. Активирането на някои метали извършва водород и изомеризация на въглеводороди - киселина. Един ефективен катализатор за двойно действие, което се използва в петролев рафиниране за превръщане на нафта на бензин е силно диспергирана платина поддържа на киселинен алуминиев оксид. Превръщането на компоненти нафта като метилциклопентан (SCM) в бензен повишава октановото число на бензина. Първо SCM дехидрира части платина катализатор в олефин на същия въглероден скелет; след това продължава да киселинна част олефин катализатор където изомеризира до циклохексен. Последните пристъпи към частта на платина и дехидрира с бензол и водород.

Катализатори двойно действие значително ускоряване на реформата на петрол. Те се използват за изомеризация на нормални парафини да изопарафините. Последно кипене при същата температура като бензинови фракции са ценни, тъй като те имат по-високо октаново число в сравнение с неразклонени въглеводороди. В допълнение, превръщането на п -бутан да изобутан се придружава от дехидрогениране насърчаване получи МТВЕ.

Стереоспецифична полимеризация.

Крайъгълен камък в историята на катализа е откриването на каталитичната полимеризация на а-олефини за получаване на стерео-полимери. Стереоспецифична катализатори на полимеризация са открити K.Tsiglerom, когато се опита да обясни необичайните свойства на полимерите, получени чрез него. Друг химик Dzh.Natta предложи уникалност Ziegler полимери се определя от тяхната stereoregularity. Експерименти на рентгенова дифракция показват, че полимерите, получени от пропилена в присъствие на Ziegler катализатори са високо кристални и правят стереорегулярността структура. За описание на тези подредени структури Ната въвежда термина "изотактичен" и "синдиотактичните". В случай, че подредбата отсъства, терминът "атактичен":

Стереоспецифична реакция се появява на повърхността на твърди катализатори, съдържащи преходни метали от групи IVA-VIII (например Ti, V, Cr, Zr), разположен в напълно окислено състояние и всяко съединение, съдържащо въглерод и водород, който е свързан с метала на групи I-III. Един класически пример на такъв катализатор е утайка чрез взаимодействие на TiCl4 и Al (С2 Н5) 3 в хептан, където титан редуцира до тривалентно състояние. Тази изключително активна система катализира полимеризацията на пропилей при нормална температура и налягане.

Каталитично окисление.

Използването на катализатори за контролиране на химията на процеса на окисляване е от голямо научно-практическа стойност. В някои случаи окислителната да бъде пълно, например при неутрализиране на СО и въглеводородни замърсителите в отработените газове на превозни средства. Въпреки това, често се налага да се окисление непълна, например в много широко използвани в производството на процеси на преобразуване на въглеводороди в ценни междинни съединения, съдържащи функционални групи като -СНО, -СООН, -С-СО-, -CN. В същото време се използва като хомогенни и хетерогенни катализатори. Примери на хомогенен катализатор е комплекс на преходните метали, която се използва да свърже -ksilola окисление до терефталова киселина естери, които са основа за производство на полиестерни влакна.

Хетерогенни катализатори на окислението.

Тези катализатори обикновено са твърди комплексни окиси. Каталитичната окислението се провежда в два етапа. Първо, кислород се улавя оксид, адсорбиран върху повърхността на въглеводород молекула оксид. Въглеводородът се окислява и оксид се редуцира. Рециклирана оксид реагира с кислород и се връща към първоначалното състояние. Използване на катализатор ванадий, частичното окисление на нафтален или бутан произведени фталов анхидрид.

Получаване на етилен от окислително свързване на метан.

Синтезът на етилен чрез окислително свързване позволява превръщане на природен газ за по-лесно преносими въглеводороди. Реакционната 2CH4 + 2O2 ® С2 H4 + 2Н2 О се провежда при 850 ° С с помощта на различни катализатори; най-добри резултати се получават с катализатора Li-MgO. Предполага се, че реакцията протича чрез образуването на метилов радикал чрез разцепване водород от метан молекула. Разцепването се извършва непълно намалено кислород, например O2 2-. Метил радикали рекомбиниращите в газова фаза, за да се образува етан молекула и в следващия дехидрогенирането се превръщат в етилен. Друг пример на частично окисление - превръщане на метанол до формалдехид в присъствието на катализатор, сребро или zhelezomolibdenovogo.

Зеолити представляват специален клас на хетерогенни катализатори. Този алуминосиликати като подредени пчелна пита структура, размерът на клетка, която е сравнима с размера на много органични молекули. Те се наричат ​​също молекулни сита. От най-голям интерес са зеолити, порите се образуват от пръстен, съставен от 8-12 кислородни йони (Фиг. 2). Понякога пори припокриване, като ZSM-5 зеолит (фиг. 3), който се използва за много специфична конверсия на метанол в въглеводороди бензин фракция. Бензин съдържа значително количество от ароматни въглеводороди, и следователно е с високо октаново число. В Нова Зеландия, например, с помощта на тази технология са една трета от консумираното гориво. Метанолът се произвежда от внесени метан.

Катализатори, съдържащи зеолит Y-група същество повишаване на ефективността на каталитичния крекинг дължи главно на техните необичайни киселинни свойства. Смяна алумосиликатни зеолити могат да увеличат добивите на бензин с повече от 20%.

Освен това, зеолити притежават селективност за размера на реагиращи молекули. Тяхната селективност се дължи на размера на порите, през който може да премине само молекули с определени размери и форми. Това важи както за изходните материали и продуктите на реакцията. Например, поради пространствени ограничения двойка -ksilol образува по-лесно от обемисти орто - и мета изомери. Последните са "капан" в порите на зеолит (фиг. 4).

Използването на зеолити е революция в някои промишлени процеси - на депарафиниране газьол и смазка получаване на химически междинни съединения за производството на пластмаси алкилиране на ароматни съединения, изомеризация на ксилен, диспропорциониране на толуол и каталитичен крекинг на нефт. Особено ефективни са зеолит ZSM-5.