КЛАССИФИКАЦИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Лекция № 5 КАТАЛИЗ ГОМОГЕННЫЙ: Каталитические процессы, при протекании которых реагирующие вещества и катализатор образуют одну фазу. Различают гомогенный катализ в газовой и жидкой фазе КОЛЛОИДНЫЕ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ: Реагирующие вещества находятся в растворе, катализатор – большие полимерные молекулы ГЕТЕРОГЕННЫЙ: Каталитическая система включает несколько фаз, реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах ПО АГРЕГАТНОМУ СОСТОЯНИЮ: Группа Фаза протекания реакции Фаза катализатора Группа Фаза протекания реакции Фаза катализатора 1 Г Ж 5 Ж Т 2 Г Т 6 Т Г 3 Ж Г 7 Т Ж 4 Ж Ж 8 Т Т Окисление СО по цепному механизму: СО+О2=СО2+О·+35,564 кДж/моль О·+Н2О=2ОН·+55,22 кДж/моль ОН·+СО=СО2+Н·+12,29 кДж/моль Н·+О2=ОН·+ О·+22,17 кДж/моль О·+Н2= ОН·+ Н·+52,46 кДж/моль Обрыв цепи: Н·+ Н·+М=Н2+М; ОН·+ Н·+М=Н2О+М и т.д. М – третья частица (пылинка, стенка реактора). Типы цеолитов Стадии гетерогенного каталитического процесса Подвод реагирующих веществ к поверхности катализатора (диффузия) Адсорбция (хемосорбция) реагирующих веществ на поверхности катализатора Химическая реакция на поверхности катализатора между адсорбированными молекулами (специфическое взаимодействие между реагирующими молекулами и катализатором) Десорбция (отрыв) молекул образовавшихся соединений (продуктов реакции) от поверхности катализатора Отвод продуктов в жидкую или газовую фазу (диффузия) Привитой катализ Сочетание гетерогенного и гомогенного катализа: на развитой поверхности носителя химически привязывают активные группы, находящиеся свободно друг от друга. Поверхность препятствует «слипанию» активных центров, поэтому такие катализаторы имеют очень высокую селективность По типу химических связей: Гомолитические реакции: химические реакции при протекании которых разрываются некоторые электронные пары и образуются новые Гетеролитические реакции: химические реакции при которых образование и разрыв двухэлектронных связей протекает без разрушения и образования электронных пар Гомолитический катализ Гетеролитический катализ Важнейшие каталитические процессы и катализаторы Гомолитические процессы Гидрирование двойной связи бензола, фенола, анилина Гидрирование СО до СН4 Синтез Фишера-Тропша Синтез спиртов из СО и Н2 (метанола) Ni, Pd, Pt, Co, на инертных носителях (Al2O3) Ni/Сr2O3 ,Al2O3 Co/MgO,Co/ThO2 , Fe,Cu,Ni/Al2O3 Zn /Сr2O3 , Zn,Cu /Al2O3 Синтез аммиака Fe-K2O/Al2O3 Конверсия СО Fe2O3-Сr2O3 Конверсия СН4 Ni на термостойком носителе Al2O3 Окисление С2Н4 до оксида этилена Окисление СН3ОН до формальдегида Дегидрирование бутилена в дивинил Ag на инертном носителе Ag, молибдат Fe Сr2O3 - Al2O3 Важнейшие каталитические процессы и катализаторы Гетеролитические процессы Крекинг углеводородов Al2O3-SiO2, цеолиты Изомеризация и алкилирование углеводородов Гидратация олефинов AlCl3 и другие катализаторы Фриделя-Крафтса Н3РО4 на носителях Сложные процессы Риформинг Гидрокрекинг Получение дивинила из этанола по Лебедеву Pt-Re/ Al2O3 Al-Co-Mo на цеолитах MgO-Zn- Al2O3 Нанокатализаторы Нанокатализаторы Сферические частицы мезопористого алюмосиликата, на поверхности которых находятся нанокристаллы серебра