Изучение текстурных свойств катализатора

Реферат на тему: Изучение текстурных свойств катализатора

Данная работа содержит 5 рисунков 30 страниц и 8 литературных источника

Тема работы: Изучение текстурных свойств катализатора.

В ходе рассмотрения темы необходимо установить основные виды текстурных свойств катализатора, определить основные параметры влияния этих свойств на процессы каталитической конверсии. Выявить основные способы регулирования текстурными свойствами катализатора и их влияние на процесс в целом. По характеру изменения в ходе эксплуатации определить возможные зависимости тех или иных свойств катализатора, которые влияют на процесс в целом и влияние каждого свойства в частности.

Содержание

Введение
1 Основные текстурные свойства катализаторов
1.1 Определение текстурных свойств
2 Регулирование текстурных свойств катализаторов
2.1 Контроль величины поверхности
2.2 Регулирование объема пор
2.3 Регулирование пористости
Заключение
Список использованных источников

Купить реферат за 200 рублей онлайн

Заказать реферат 

Введение

Подбор катализаторов для проведения промышленных процес­сов - задача чрезвычайно сложная. Катализаторы очень специ­фичны по отношению к различным химическим реакциям. Суще­ствующие теории катализа объясняют эту специфичность рядом энергетических и геометрических факторов, в результате влияния которых данный катализатор воздействует на скорость только одной реакции или очень узкой группы реакций. Не всегда еще возможен строгий научный выбор конкретного катализатора для данного химико-технологического процесса, хотя теория катали­тических процессов в последние десятилетия получила значитель­ное развитие и характеризуется мно гими новыми достижениями.

Твердые катализаторы - это, как правило, высокопористые вещества с развитой внутренней поверхностью, характеризующиеся определенной пористой и кристаллической структурой, активнос­тью, селективностью и рядом других технологических характеристик.

Пористая структура характеризуется размерами и формой пор, пористостью (отношением свободного объема пор к общему объему), удельной поверхностью катализатора

Распределение пор по размерам может оказаться таким, что часть поверхности катализатора окажется недоступной для реагирующих молекул большого размера и, кроме того, скорость превращения реагентов в конечные продукты может уменьшаться вследствие затруднения диффузии реагентов внутри пор.

1 Основные текстурные свойства катализаторов

Имеется, по крайней мере, семь физических характеристик но­сителя или катализатора, регулируя которые можно добиться нужных свойств каталитической системы и текстурных свойств катализатора. Все эти характеристи­ки связаны между собой, поэтому при разработке катализато­ра часто возникает необходимость в пренебрежении одной из характеристик, чтобы достичь оптимального значения другой. Создание катализатора (и соответственно носителя) с опти­мальными свойствами постоянно вынуждает нас искать комп­ромиссное решение между физическими и химическими харак­теристиками. Особого внимания заслуживают такие характери­стики носителя, как прочность, плотность, поверхность, общий объем пор, распределение пор по размерам, размеры пор, час­тиц и их форма. Тип кристаллической модификации регулиро­вать труднее.

Прежде всего, при подготовке носителя (катализатора) к ра­боте следует учитывать его прочность. Если катализатор пред назначен для использования в виде неподвижного слоя, его прочность должна быть такой, чтобы он мог противостоять по­току газа или жидкости и любым вибрациям и смещениям, ко­торые возникают при движении потока. Если катализатор ис­пользуют во взвешенном состоянии, нужно учитывать трение между частицами катализатора, трение этих частиц о стенки реактора, подводящие трубки, вентили, цилиндры насоса или компрессора.

Очень важно, чтобы плотность катализатора соответствова­ла условиям проведения процесса. При использовании во взве­шенном состоянии частицы катализатора не должны выпадать, из взвеси, а сохраняться во взвешенном состоянии при механи­ческом или газовом перемешивании. Для этого плотность ката­лизатора в сухом состоянии должна составлять от 1 до 0,2 или 0,3 г/см3. Важным обстоятельством при определении плотности катализатора является его стоимость. Поскольку многие ката­лизаторы продаются на вес, желательно, чтобы плотность ката­лизатора была как можно более низкой/

2 Регулирование текстурных свойств катализаторов

Необходимость регулирования физических характеристик катализаторов обусловлена многими причинами: получением требуе­мой активности катализатора; достижением заданной физиче­ской прочности или необходимой устойчивости по отношению к термической или химической дезактивации, получением макси­мальной эффективности или селективности катализатора.

Изменяя характеристики носителя, например, увеличивая размер пор, можно избежать закоксовывания катализатора, яв­ляющегося причиной его дезактивации (закоксовывание начи­нается в малых порах и лишь потом распространяется на поры большего диаметра).

Довольно часто разрушение мелких пор при термической об­работке приносит дополнительную выгоду - при отжиге удаля­ются нежелательные каталитические центры. Стало почти акси­омой, что сверхактивный катализатор, т. е. способствующий об­разованию избыточного количества побочных продуктов, можно улучшить путем надлежащей термической обработки, в резуль­тате которой происходит отжиг (релаксация) дефектов решетки •или протекает твердофазная реакция между катализатором и носителем либо между различными компонентами самого ката­лизатора.

2.1 Контроль величины поверхности

Величина поверхности катализатора зависит, прежде всего, от метода его приготовления. Наиболее эффективным способом по­лучения высокоразвитой поверхности является осаждение ката­лизатора в виде гидроксида или еще лучше, карбоната при ис­пользовании в качестве осадителя карбонатов аммония или ще­лочных металлов. Такое осаждение приводит обычно к образо­ванию гелеобразного осадка, из которого при последующей сушке и прокаливании происходит удаление воды или воды и СО2, в результате чего развивается высокая пористость и соот­ветственно большая поверхность.

Осаждение при низких температурах и из разбавленных рас­творов также способствует развитию поверхности. Образованию чрезвычайно развитой поверхности носителей способствует с осаждение геля, на основе которого в конечном итоге синтези­руется сложный носитель катализатора. Дополнительным фак­тором, влияющим на величину поверхности, является скорость и порядок осаждения - т. е. добавляется ли основание к кис­лому раствору или кислый раствор к щелочному осадителю. При этом следует иметь в виду, что, помимо влияния на вели­чину поверхности, добавление кислого раствора исходной соли катализатора к щелочному осадителю приводит к захвату осад­ком значительных количеств щелочи, что может оказаться вред­ным для катализатора. Иными словами, пытаясь достичь опти­мальных величин поверхности и пористости, можно внести та­кие нежелательные примеси, как ионы щелочных металлов или сульфат-ионы, удалить которые очень трудно.

Другим способом регулирования размеров пор и поверхнос­ти является замена водной среды на смешанную водно-спирто­вую или полностью спиртовую. Осадок после удаления спирта в меньшей степени склонен к синерезису и коалесценции, а по­тому получается более дисперсным и рассыпчатым. Такой оса­док имеет высокоразвитую поверхность и необычайно высокую пористость, как это следует из рис. 1 и 2. Правда, по мере усиления этих свойств уменьшаются прочность и плотность ма­териала.

Пористость и величину поверхности можно регулировать также с помощью сушки в вакууме при низких температурах, особенно вакуумным замораживанием. И в этом случае проч­ность и плотность оказываются низкими, что нужно учитывать при разработке и синтезе катализатора.

 Заключение

В данной работе приводятся описание текстурных свойств катализаторов. К текстурным характеристикам катализатора относятся:

• насыпная, кажущаяся и истинная плотности;
• порозность слоя и пористость частиц;
• удельная площадь поверхности;
• суммарный объем пор и распределение пор по размерам.

Также динамическое изменение этих свойств при работе катализаторов и в изменение в процессе их изготовления. Рассматриваются методы контроля основных показателей текстурных свойств катализаторов и способы регулирования и получения заданных параметров текстуры.