Katalizatorlarning qo'llanilishi

Kimyoviy sanoatda katalizdan foydalanish... Vodorod ishlab chiqarish uchun katalitik jarayonlardan foydalaniladi, u ammiak sintezi uchun xom ashyo bo'lib xizmat qiladi va kimyo texnologiyasida bir qator boshqa sanoat tarmoqlari. Metan konversiyasi. Vodorodning eng arzon manbai tabiiy gazdir. Vodorod ishlab chiqarishning birinchi bosqichi metanning 800 - 1000 ° C haroratda kislorod yoki havo qisman qo'shilishi bilan suv bug'lari bilan o'zaro ta'sirini o'z ichiga oladi (reaktsiya 2.1). Issiqlikka bardoshli alumina tayanchlarida mustahkamlangan nikel (korund-a-Al 2 O 3) katalizator sifatida ishlatiladi.
CH 4 + H 2 O ⇄ 3H 2 + CO (2.1)
CO + H 2 O ⇄ CO 2 + H 2 (2.2)
Bu reaksiya natijasida vodorod bilan bir qatorda uglerod oksidi ham katta miqdorda hosil bo'ladi.
CO konversiyasi. Uglerod oksidining suv bug'lari bilan o'zaro ta'siri oksidli katalizatorlar yordamida past harorat rejimida ikki bosqichda amalga oshiriladi (reaktsiya 2.2), vodorod qo'shimcha hosil bo'ladi. Birinchi bosqichda o'rtacha haroratli (435-475 ° C) temir-xromli katalizator (Fe 2 O 3 qo'shimchalari bilan Fe 3 O 4) ishlatilgan; ikkinchisida-past haroratli (230-280 ° C) katalizator (alyuminiy, mis, xrom va rux oksidi aralashmasi). Uglerod oksidining yakuniy tarkibi, uning mavjudligi ammiak sintezi uchun temir katalizatorlarining faolligini keskin kamaytiradi, foizning o'ndan bir qismigacha kamayishi mumkin.
Qoldiq CO ni olib tashlash uchun 120-320 atm yuqori bosimda va 5-20 ° S past haroratda gaz aralashmasini Cu 2 O ammiak eritmasi bilan kompleks yuvish kerak edi.
Sanoat ishlab chiqarish amaliyotida CO gazidan chiqindilarni tozalash CO bilan kompleks birikmalar hosil qilish qobiliyatiga ega bo'lgan Cu-ammoniy tuzlari (formatlar va mis karbonatlar) eritmalari orqali yutish usuli bilan amalga oshiriladi. Formatlar unchalik barqaror emasligi uchun karbonat eritmalariga ustunlik beriladi.
Misning dastlabki karbonat -ammiak kompleksi quyidagi tarkibga ega (kmol / m 3): Cu + - 1,0 - 1,4; Cu 2+ - 0,08-0,12; NH 3 4.0-6.0; CO 2 - 2.4 - 2.6.
CO ga nisbatan assimilyatsiya qilish qobiliyati mis mis tuzlariga ega. Cu 2+ kationlari, qoida tariqasida, absorbsiyada qatnashmaydi. Shu bilan birga, eritmada Cu 2+ konsentratsiyasini kamida 10 ta vaznda ushlab turish kerak. Cu + tarkibining %. Ikkinchisi, mis quvurlarining tiqilib qolishi va absorberning ishlashini buzishi mumkin bo'lgan mis konlarining paydo bo'lishiga to'sqinlik qiladi. Eritmada mis Cu 2+ karbonat-ammiak kompleksining mavjudligi reaktsiya (1) muvozanatini Cu + hosil bo'lishiga tomon siljitadi: Cu 2+ + Cu ⇄ 2 Cu + (1)
CO ni yutish uchun ishlatiladigan karbonat-ammiakli mis kompleksining eritmasi 2 CO 3 ni o'z ichiga oladi; CO 3; (NH 4) 2 CO 3; bepul NH 3 va CO 2.
Karbonat -ammiakli mis kompleksining CO ni yutish jarayoni reaktsiyaga muvofiq davom etadi: + + CO + NH 3 ⇄ + - DH (2)
CO bilan bir vaqtda CO 2 ham tenglamaga muvofiq so'riladi:
2 NH 3 + H 2 O + CO 2 ⇄ (NH 4) 2 CO 3 - DH 1 (3)
Metanatsiya. Yangi faol nikel katalizatorining ishlab chiqilishi munosabati bilan, kompleks yuvish jarayonini 250-350 ° C haroratda, ammiak sintezi katalizatori uchun inert bo'lgan uglerod oksidi qoldig'ini metanga aylantirishning oddiy jarayoni bilan almashtirish mumkin (reaktsiya 2.3):
CO + 3H 2 ⇄ CH 4 + H 2 O (2.3)
Shunday qilib, faolroq katalizatorni ishlab chiqish texnologik sxemani sezilarli darajada soddalashtirish va ammiak ishlab chiqarish samaradorligini oshirish imkonini berdi.