Кимёвий технология Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус талим вазирлиги н. Каттаев, М. Мухаммадиев, Х. Мирзохидов

2.3 Каттик катализаторларнинг хоссалари ва уларни тайёрлаш.
Каттик катализаторлар газ фазали катализда доминантлик килади ва суюк фазали катализда суюк катализаторга нисбатан купрок кулланилади. Каттик катализаторлар сифатида даврий системанинг купгина элементлари ва уларнинг бирикмалари ишлатилади. Саноат катализаторлари уларга куйилган маълум технологик талабларни кондириши керак. Масалан: айни реакция учун активлик курсата оладиган булиши керак, мумкин кадар контакт захарларига чидамли булиши, нисбатан арзон булиши, юкори даражада механик мустахкамликка эга булиши керак ва хоказолар. Шунинг учун хам амалда кулланиладиган катализаторлар одатда тоза индивидуал моддалар эмас, балки контакт массаси деб аталувчи мураккаб аралашмалардир. Контакт массаси асосан уч таркибий кисмдан: катализаторнинг узи, активловчи ва ташувчилардан иборат булади.
А к т и в л о в ч и л а р ё к и п р о м о т о р л а р. Катализатор таъсирини кучайтирадиган моддалар промоторлар дейилади. Промоторлар каталитик хоссага эга булмаслиги хам мумкин. Промоторларнинг таъсир механизми турлича булади. Унинг катализаторни активлашигасабаблар куп. Улардан бири, жуда катта каталитик активликка эга булган, прмотор ва катализатордан хосил булувчи кимёвий бирикмадир. Бундай кимёвий бирикмани хосил булишида, баъзан реакцияга киришувчи моддалар ёки реакция махсулотлари хам иштирок этади. Бошка халда эсапромотор катализатор сиртини кенгайтиради. Баъзан эса промотор катализатор захарланишини камайтиради. Промоторларнинг активлаш хоссасига мисол, никельга 1% церий кушилса, унинг активлиги тахминан 20 марта оартади.Аммиак синтезида каттализатор сифатида ишлатиладиган темирга ишкорий металл ва алюмений оксидлари қўшимча, темирнинг каттализаторлик таъсири активлиги анча ортади. Ташувчилар ёки трегерлар деб у ёки бу усул билан каттализатор куйиладиган ёки шимдириладиган мустахкам, утга чидамли, сирти кенг булган говак моддаларга айтилади. И.Е.Ададурув текширишлари шуни курсатдики, ташувчи, каттализатор молекулаларини деформациялайди ва натижада, унинг активлиги ортади. Ташувчидан фойдаланиш икки томонлама, хам технологик хам иктисодий жихатдан фойдали ва кулайдир. Биринчидан ички актив юзалар (говаклари) кўпайган говак контакт массаси ҳосил бўлади, унинг механик мустахкамлиги ва утга чидамлилиги ортади. Иккинчидан кимматбахо каттализаторлар (платина, никель ва надий оксиди, палладий, кумуш ва бошкалар) тежаб колинади. Баъзи холларда ташувчиларнинг узлари хам активловчи булиши мумкин. Каттализаторни ташувчиларга (трегерларга) сликатель, алюмосиликат, пемза, асбест, кизельгур, кумир, каолин,баъзи тузлар ва бошкалар киради.
Каттализаторнинг активлиги, нафакат унинг кимёвий таркибига балки: доначаларининг катталиги, говаклилик даражаси, говакларининг катталиги ва унинг юзасини характери каби физикавий характеристикасига хам боглик бўлади. Шунинг учун хам каттализаторнинг активлиги уни тайёрлаш усулига боглик бўлади.
Актив каттализаторларни тайёрлашнинг асосий усуллари: 1) металларни гидроксидлар ёки карбонатлар шаклида ташувчи устига биргаликда чуктириш 2) илгаридан тайёрлаб куйилган говакли ташувчига катталитик актив модда сакловчи эритмани шимдиришдир. 3) Бир неча моддаларни (металлар ёки уларнинг оксидларини) аралаштириб суюкланмасини олиш, сўнгра металлни водород ёки бошка газ билан қайтариш (масалан аммиак синтезида темир каттализатор) оркали олинади.
Катталитик жараён контакт массаси устида борар экан, унинг тезлиги ва чукурлигини кўпинча каттализатор сирти аниклайди. Контакт массанинг асосий характеристикасидан бири, унинг солиштирма сирти S яъни масса бирлигидан ёки катализатор хажми бирлигидаги (м2/г) сирти хисобланади. Кўпчилик саноат каттализаторлари учун S солиш, бир неча ундан то бир неча юзлаб м2/г га тенг бўлади. Контакт массаси махсус шакл бериш аппаратларда турли шаклларда шарчалар шаклида, таблеткалар, тугмачалар, доначалар, халкачалар, цилиндирчалар шаклида ишлаб чикарилади. Баъзи холларда каттализатор турли металларнинг котишмаларидан (аммиакни оксидлаш учун, платина родий палладийли котишма) ингичка симлардан юбка турлар шаклида тайёрланади.
Каттализаторнинг мухим хоссаси бу каттализга критилган реагентлар таркибида бегона аралашмалар таъсирига чидамлилигидир, яъни захарланмаслигидир. Каттализаторнинг захарланиши деб унинг реакцион аралашма таркибидаги қўшимчалар-контакт ёки каттализатор захарлари таъсирида активлигини кисман ёки тулик йукотишига айтилади.
Кантакт захарлари реакция турига ва каттализатор табиатига караб турли хил моддалар булиши мумкин. Энг типик каттализаторга захарлари олтингугурт бирикмалари, кайсиким уларда олтингугурт булинмаган электрон жуфти ушлайди. (H₂S, CS₂ , тиофен, меркаптанлар ва бошкалар) , цианид кислота (HCN), углерод оксидлари (СО, СО₂), симоб тузлари, фосфор, мишьяк, кургошин ва бошкаларнинг брикмалари киради. Масалан, плотина сиртида SО₂ нинг SО₃ га айланиш реакцияси нихоятда оз микдорда мишьяк аралашуви билан тухтаб колади, ёки темир сиртида СО нинг СО₂ га айланиш реакцияси озгина Н₂S аралашуви билан тухтайди.
Захарларнинг каттализаторга таъсири шундан иборатки, улар каттализаторнинг актив марказларига ацорбланади ёки у билан кимёвий бирикади. Сорбсия қайтар ёки қайтмас бўлади., шунинг учун каттализатор хам қайтар ёки қайтмас холда захарланиши мумкин. Қайтар холда захарланганда, каттализатор факатгина унинг зонасида захарнинг иштирок этган давридагина уз активлигини йукотади. Қайтмас холда захарланганда эса каттализатор уз активлигини батамом йукотади, чунки кантакт массаси захар билан мустахкам кимёвий бирикма ҳосил килади. Бундай холларда каттализаторни регенератциялаш ёки алмаштириш керак бўлади.
55-расмда каттализаторнинг қайтар (1) ва қайттмас(2) холда захарланишининг характери берилган. Каттализатор қайтар холда захарланганда унга кантакт захарларидан тоза булган Янги газлар аралашмаси юборилганда (τ вакт оралигида) унинг активлиги тулик тикланади. (учинчи эгри чизик) Каттализаторнинг захарланиши α реакция тезлик констанциясининг К камайиши билан характерланади. α куйидаги формула билан аникланади:

Бунда Gi –каттализаторнинг масса бирлигига газ билан келувчи захар микдори.
Каттализатор уз активлигини, юмшаб доначаларининг бир-бирисига ёпишиб колиши, ёки кисман суюкланганлиги учун унинг актив сирти камайиши сабабли, ҳамда каттализатор сиртига реакциянинг каттик махсулотларини ёки чангларни чукиб колиши туфайли камайтириши ёки йукотиши хам мумкин. Шунинг учун хам каттализаторни хизмат муддатини узайтириш учун реакцион аралашма каттализатор захарларидан, каттик механик аралашмалардан яхшилаб тозаланади.