Katalizatorlarning qo'llanilishi

O'SIMLIK YOG'INI GIDROGENLASH.

Gidrogenlash reaktsiyalarining amaliy jihatdan eng muhimlaridan biri bu o'simlik moylarini margarin, pishirish yog'i va boshqa oziq -ovqat mahsulotlariga to'liq bo'lmagan gidrogenlashdir. O'simlik yog'lari soya, paxta va boshqa ekinlardan olinadi. Ular tarkibiga esterlar, ya'ni har xil darajada to'yinmagan yog'li kislotalarning triglitseridlari kiradi. Olein kislotasi CH 3 (CH 2) 7 CH = CH (CH 2) 7 COOH bir juft bog'lanishga ega C = C, linoleik kislota - ikki va linolen kislotasi - uch. Bu aloqani uzilishiga vodorod qo'shilishi yog'larning oksidlanishiga to'sqinlik qiladi. Bu ularning erish nuqtasini oshiradi. Olingan mahsulotlarning ko'pchiligi qattiqligi gidrogenlanish darajasiga bog'liq. Vodorodlanish yuqori darajada tozalangan vodorod atmosferasida substratga yotqizilgan nozik dispersli nikel kukuni yoki Raney nikel katalizatori ishtirokida amalga oshiriladi.

DEHIDROGENLASH.

Dehidrogenlash, shuningdek, sanoat miqyosida muhim katalitik reaktsiya hisoblanadi, garchi uning qo'llanilish ko'lami nisbatan kichikroq bo'lsa. Uning yordami bilan, masalan, muhim monomer bo'lgan stirol olinadi. Buning uchun etilbenzol tarkibida temir oksidi bo'lgan katalizator ishtirokida dehidrogenlanadi; kaliy va ba'zi strukturaviy stabilizatorlar ham reaktsiyaga yordam beradi. Propan, butan va boshqa alkanlar dehidrogenlanishi sanoat miqyosida amalga oshiriladi. Buten va butadien xrom-alumina katalizatori ishtirokida butanni suvsizlantirish yo'li bilan olinadi.

KISLOTALI KATALIZ.

Katta sinf katalizatorlarining katalitik faolligi ularning kislotali xususiyatlariga bog'liq. I.Bronsted va T.Louri fikricha, kislota - bu proton berishga qodir birikma. Kuchli kislotalar o'z protonlarini asoslarga osonlikcha beradi. Kislotalilik kontseptsiyasi G. Lyuisning asarlarida yanada rivojlantirildi, u kislotani bu elektron juftining sotsializatsiyasi tufayli kovalent bog hosil bo'lishi bilan donor moddadan elektron juftini qabul qila oladigan modda deb ta'riflagan. Bu g'oyalar, karbeniy ionlarining hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladigan reaktsiyalar haqidagi g'oyalar bilan birga, har xil katalitik reaktsiyalar mexanizmini, ayniqsa uglevodorodlar ishtirokidagi tushunishga yordam berdi.
Kislota kuchini proton biriktirilganda rangini o'zgartiradigan asoslar to'plami yordamida aniqlash mumkin. Ma'lum bo'lishicha, ba'zi sanoat uchun muhim katalizatorlar o'zini juda kuchli kislotalar kabi tutadi. Bularga HCl-AlCl 2 O 3 (yoki HAlCl 4) kabi Friedel-Crafts katalizatori va aluminosilikatlar kiradi. Kislota kuchi juda muhim xarakteristikadir, chunki u protonatsiya tezligini belgilaydi - kislota katalizining asosiy bosqichi.
Yog 'yorilishida ishlatiladigan aluminosilikatlar kabi katalizatorlarning faolligi ularning yuzasida Bronsted va Lyuis kislotalari borligi bilan belgilanadi. Ularning tuzilishi silika (kremniy dioksidi) ga o'xshaydi, bunda Si 4+ atomlarining bir qismi Al 3+ atomlari bilan almashtiriladi. Bu holda paydo bo'lgan ortiqcha manfiy zaryad tegishli kationlar yordamida zararsizlantirilishi mumkin. Agar kationlar proton bo'lsa, aluminosilikat o'zini Brønsted kislotasi kabi tutadi:
Kislota katalizatorlarining faolligi uglevodorodlar bilan reaksiyaga kirishib, oraliq mahsulot sifatida karbenium ionini hosil qilish bilan belgilanadi. Alkilkarbenium ionlari uchta alkil guruhi va / yoki vodorod atomlari bilan bog'langan musbat zaryadlangan uglerod atomini o'z ichiga oladi. Ular organik birikmalar ishtirokidagi ko'plab reaktsiyalarda hosil bo'lgan qidiruv mahsulotlar sifatida muhim rol o'ynaydi. Kislota katalizatorlarining ta'sir qilish mexanizmini izomerizatsiya reaktsiyasi misolida ko'rsatish mumkin n-HCl-AlCl 3 yoki Pt-Cl-Al 2 O 3 ishtirokida izobutan-butan. Birinchidan, oz miqdordagi C 4 H 8 olefin kislota katalizatorining musbat zaryadlangan vodorod ionini biriktirib, uchinchi karben ionini hosil qiladi. Keyin manfiy zaryadlangan gidrid ioni H - dan ajralib chiqadi n-butan, izobutan va ikkilamchi butilkarbenium ionining hosil bo'lishi bilan. Ikkinchisi, qayta tartibga solish natijasida, uchinchi karbeniy ioniga aylanadi. Bu zanjir keyingi molekuladan gidrid ionining chiqarilishi bilan davom etishi mumkin n-butan va boshqalar:
Uchinchi darajali karbenium ionlari birlamchi yoki ikkilamchi ionlarga qaraganda ancha barqaror bo'lishi muhim. Natijada ular asosan katalizator yuzasida bo'ladi va shuning uchun izobutan butan izomerizatsiyasining asosiy mahsulotidir.
Kislotali katalizatorlar neftni qayta ishlashda keng qo'llaniladi - yorilish, alkillanish, uglevodorodlarning polimerizatsiyasi va izomerizatsiyasi. Bu jarayonlarda katalizator rolini o'ynaydigan karbenium ionlarining ta'sir qilish mexanizmi o'rnatildi. Shu bilan birga, ular bir qator reaktsiyalarda qatnashadilar, shu jumladan katta molekulalarni ajratish orqali kichik molekulalarning shakllanishi, molekulalarning kombinatsiyasi (olefin bilan olefin yoki olefinning izoparafin bilan birikishi), izomerizatsiya yo'li bilan tuzilishining o'zgarishi, parafinlar va aromatik uglevodorodlarning hosil bo'lishi. vodorod uzatish.
Kislota katalizining so'nggi sanoat qo'llanilishlaridan biri bu izobutilen yoki izoamilenga spirt qo'shib qo'rg'oshinli yoqilg'ini ishlab chiqarishdir. Kislorodli birikmalarning benzinga qo'shilishi chiqindi gazda uglerod oksidi kontsentratsiyasini pasaytiradi. Metil- ishqalanadi-aralashtirish oktan soni 109 bo'lgan butil efir (MTBE), shuningdek, benzin tarkibiga tetraetil qo'rg'oshin kiritmasdan, siqilish darajasi yuqori bo'lgan avtomobil dvigatelining ishlashi uchun zarur bo'lgan yuqori oktanli yoqilg'ini olish imkonini beradi. 102 va 111 oktanli yoqilg'i ishlab chiqarish ham tashkil etilgan.