Katalizning sanoatda qo'llanishi Ikki tomonlama katalizatorlar

O'simlik yog'ini gidrogenlash.

Amaliyotdagi eng muhim gidrogenlash reaksiyalaridan biri o'simlik moylarini margarin, osh yog'i va boshqa oziq-ovqat mahsulotlariga to'liq gidrogenlashtirilmasligi hisoblanadi. O'simlik moylari soya, paxta chigiti va boshqa ekinlardan olinadi. Ularga efirlar, ya'ni yog' kislotalarining triglitseridlari turli darajadagi to'yinmaganliklari kiradi. Oleyk kislotasi CH 3 (CH 2) 7 CH \u003d CH (CH 2) 7 COOH bittaga ega ikki tomonlama aloqa C=C, linoleik kislota ikkita va linolenik kislota uchta. Ushbu bog'lanishni buzish uchun vodorod qo'shilishi yog'larning oksidlanishini oldini oladi (achchiqlanish). Bu ularning erish nuqtasini oshiradi. Olingan mahsulotlarning ko'pchiligining qattiqligi gidrogenlanish darajasiga bog'liq. Gidrogenatsiya yuqori darajada tozalangan vodorod atmosferasida substratga yoki Raney nikel katalizatoriga yotqizilgan nozik nikel kukuni ishtirokida amalga oshiriladi.

Dehidrogenatsiya.

Dehidrogenlash ham sanoatda muhim katalitik reaktsiya hisoblanadi, garchi uni qo'llash ko'lami nisbatan kichikroq bo'lsa ham. Uning yordami bilan, masalan, muhim monomer bo'lgan stirol olinadi. Buning uchun temir oksidi bo'lgan katalizator ishtirokida etilbenzolni dehidrogenlash; kaliy va ba'zi struktur stabilizator ham reaksiyaga hissa qo'shadi. Sanoat miqyosida propan, butan va boshqa alkanlar suvsizlanadi. Butanni alumina-xromli katalizator ishtirokida gidrogenlash buten va butadien hosil qiladi.

kislotali kataliz.

Katalizatorlarning katta sinfining katalitik faolligi ularning kislotali xususiyatlariga bog'liq. I. Bronsted va T. Lourining fikriga ko'ra, kislota proton berishga qodir bo'lgan birikmadir. Kuchli kislotalar o'zlarining protonlarini asoslarga osongina beradilar. Kislota tushunchasi G.Lyuisning ishlarida yanada rivojlantirilib, kislotani donor moddadan elektron juftni qabul qilishga qodir bo'lgan modda sifatida, bu elektron juftining sotsializatsiyasi tufayli kovalent bog'lanish hosil bo'lishi bilan tavsiflangan. Bu g‘oyalar karbeniy ionlarini hosil qiluvchi reaksiyalar haqidagi g‘oyalar bilan birgalikda turli katalitik reaksiyalarning, ayniqsa uglevodorodlar ishtirokidagi reaksiyalarning mexanizmini tushunishga yordam berdi.
Kislota kuchini proton qo'shganda rangini o'zgartiradigan asoslar to'plami yordamida aniqlash mumkin. Ma'lum bo'lishicha, ba'zi sanoat muhim katalizatorlar o'zini juda kuchli kislotalar kabi tutadi. Bularga HCl-AlCl 2 O 3 (yoki HAlCl 4) va aluminosilikatlar kabi Friedel-Crafts katalizatori kiradi. Kislota kuchi juda muhim xususiyatdir, chunki u protonatsiya tezligini aniqlaydi, bu kislota katalizi jarayonining asosiy bosqichidir.
Yog 'krekingida ishlatiladigan aluminosilikatlar kabi katalizatorlarning faolligi ularning yuzasida Bronsted va Lyuis kislotalarining mavjudligi bilan aniqlanadi. Ularning tuzilishi silika (kremniy dioksidi) tuzilishiga o'xshaydi, unda Si 4+ atomlarining bir qismi Al 3+ atomlari bilan almashtiriladi. Bu holda paydo bo'ladigan ortiqcha manfiy zaryad tegishli kationlar tomonidan zararsizlantirilishi mumkin. Agar kationlar proton bo'lsa, aluminosilikat o'zini Bronsted kislotasi kabi tutadi:
Kislota katalizatorlarining faolligi oraliq mahsulot sifatida karbeniy ionini hosil qilish bilan uglevodorodlar bilan reaksiyaga kirishish qobiliyati bilan belgilanadi. Alkilkarbeniy 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 reaksiyalarda hosil bo'lgan oraliq moddalar sifatida muhim rol o'ynaydi. Kislota katalizatorlarining ta'sir mexanizmini izomerlanish reaksiyasi misolida ko'rsatish mumkin n-butan HCl-AlCl 3 yoki Pt-Cl-Al 2 O 3 ishtirokida izobutanga. Birinchidan, oz miqdorda C 4 H 8 olefin kislota katalizatorining musbat zaryadlangan vodorod ionini biriktirib, uchinchi darajali karbeniy ionini hosil qiladi. Keyin manfiy zaryadlangan gidrid ioni H - dan ajralib chiqadi n-butan izobutan va ikkilamchi butilkarbeniy ionini hosil qiladi. Ikkinchisi, qayta tashkil etish natijasida, uchinchi darajali karbeniy ioniga aylanadi. Bu zanjir keyingi molekuladan gidrid ionini yo'q qilish bilan davom etishi mumkin n- butan va boshqalar:
E'tiborlisi, uchinchi darajali karbeniy ionlari birlamchi yoki ikkilamchi ionlarga qaraganda ancha barqarordir. Natijada, ular asosan katalizator yuzasida mavjud va shuning uchun butan izomerizatsiyasining asosiy mahsuloti izobutan hisoblanadi.
Kislota katalizatorlari neftni qayta ishlashda - uglevodorodlarni krekinglash, alkillash, polimerlash va izomerlashda keng qo'llaniladi. Ushbu jarayonlarda katalizator rolini o'ynaydigan karbeniy ionlarining ta'sir qilish mexanizmi o'rnatildi. Shu bilan birga, ular bir qancha reaksiyalarda, jumladan, katta molekulalarning boʻlinishi orqali kichik molekulalarning hosil boʻlishi, molekulalarning birikmasi (olefin bilan olefin yoki olefin bilan izoparafin), izomerlanish yoʻli bilan strukturaviy oʻzgarishlar, parafinlar va aromatik uglevodorodlarning hosil boʻlishida ishtirok etadi. vodorodni uzatish orqali.
Kislota katalizining so'nggi sanoat qo'llanmalaridan biri izobutilen yoki izoamilenga spirt qo'shish orqali qo'rg'oshinli yoqilg'i ishlab chiqarishdir. Benzinga kislorodli birikmalar qo'shilishi chiqindi gazlardagi uglerod oksidi kontsentratsiyasini pasaytiradi. metil- tert Aralash oktan soni 109 bo'lgan -butil efir (MTBE) shuningdek, tetraetil qo'rg'oshinni benzinga kiritmasdan turib, yuqori siqilish nisbati bo'lgan avtomobil dvigatelining ishlashi uchun zarur bo'lgan yuqori oktanli yoqilg'ini olish imkonini beradi. 102 va 111 oktanli yoqilg'ilarni ishlab chiqarish ham yo'lga qo'yilgan.