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

2.4 Катталитик жараёнларининг технологик режими.
Хар кандай теехнологик жараёнларда хам, технологларни асосан иккита курсатгич: жараённинг бориш тезлиги (кайсиким, курилманинг махсулдорлигини характерлайди) ва тайёр махсулотнинг унуми (кайсиким, хом ашёнинг тулик фойдаланганлик даражасини аниклайд, яъни жараённинг кай даражада такоммилашганини курсатади) кизиктиради.
Жараённинг тезлигини ошириш учун кулланиладиган технологик усуллар кенетик ва диффизион худудлар учун хар хил бўлиб, кимёвий боскичнинг тезлиги, биринчи навббатда каттализаторнинг активлиги ва ҳароратга боглик бўлади. Диффузион жараёнлар ҳароратни ортиши билан кимёвий жараёнлар ҳароратни ортиши билан кимёвий жараёнларга нисбатан кам даражада тезлашади. Ташки диффузия реакцияга кириши учун аралашма окимининг гирдобланиши билан интенсивлашади. Каттализатор доначаларининг ички кисмига диффузияланиш эса, доначаларни майдалаш ва уларнинг говаклилигини ошириш хисобига асослашади. Реакцияга киришувчи моддаларнинг концентрациясини ёки босимини ошириш каттализнинг хам кинетик хам диффузион боскичинни тезлаштиради.
Реакцион аралашманинг каттализатор зонасида булган вактда яъни катта вакти хам катталитик жараёнга таъсир этади. Қайтмас катталитик жараёнлар учун кантакт вакти узайтириш, жараёнининг умумий тезлигини (курилманинг махсулдорлигини) камайтиради, аммо бунда махсулот унуми ортади.
Ҳарорат режими: Маълум даражада активликка эга булган каттализатор булганда катталитик жараёнга энг кўп таъсир курсатади.
Эндотермик катталитик реакцияларда ҳароратнинг ортиши билан махсулот унуми Ле – Шателье принципига асосида ортади. Эндотермик жараёнларда хакикий Хва мувозанат Хм унумлар бир хил конун буйича узгаради. Аммо, бошка хар кандай тенг шароитида Х паст ҳароратда мувозанат унумига якинлашади. Бу холат никель каттализатори иштирокида метанни сув билан узаро таъсир эттирилганда борадиган эндотермик катталитик реакциянинг умумий тенгламасидан куринади.
СН₄ +Н₂О → СО+Н₂ +ΔН
Дастлабки хар хил газлар аралашмасида метан конверсияси даражасини ҳароратга богликлиги 56-расмда берилган. Юқори унум билан махсулотҳосил булишига ва эндотермик катталитек жараённинг катта тезликда боришига эришмок учун ҳароратни ошириш зарур. Аммо,буни то ҳарорат дастлабки газсимон ва суюк реагентлар ва реакция махсулотларини парчалашга ёки каттик моддаларни суюлиб бир-бирисига ёпишиб колишига олиб келадиган (яъни, ҳарорат кутарилишини чегараловчи факторларгача) холатга олиб борувчи жараёнлар бошланиш даражасигача килиш мумкин. Куриб утилган конуниятлар жуда кўпчилик эндотермик катталитик реакцияларга углеводородларни сув буғи билан конверсияси, углеводородларни дегидрогенлаш, дегидротация ва бошкаларга характерлидир.
Қайтар экзотермик катталитик реакциялар учун, одатдаги реакциялардагидек ҳароратнинг ортиши билан махсулотнинг мувозанат унуми тухтовсиз камаяди. Абсалют аптимал унум ва унга мос холдаги аптимал ҳарорат, жараённи олиб бориш шароитига ва биринчи навбатда каттализаторнинг активлигига, реакцияга киришаётган моддалар концентрациясига ва контактлаш вактига боглик бўлади. 57- расмда контакт вактлари турлича булганда, махсулотнинг пастки унумини Х ҳарорат билан богловчи эгри чизик холатининг узгариши курсатилган. Агар хар бир контактлаш вакти учун максимал унум нукталарини туташтирсак, унда оптимал ҳарорат эгри чизиги ҳосил бўлади, махсулот унумининг максимал микдорда чикиш учун вактни τ–кўпайтириш билан жараён ҳароратсини пасайтириш керак. Ушбу эгри чизиклар аммиак синтези, SO₂ни катталитик оксидлаш, СО корверцияси, углеводородлар синтези ва бошка реакциялар учун типикдир. Аммо, ҳарорат таъсири хамма вакт хам аник ифодаланган эмас. Масалан, аммиакни катталитик оксидлаш реакцияси, метанол ва этанол синтезида ҳароратни кандайдир чегарадан оширилса зарарли қўшимча реакциялар бошланиб кетади. Бундай холларда хар бир реакция учун ҳарорат таъсирини алохида анализ килиш керак. Бу бир неча реакциялардан ташкил топган жараёнларга (айникса улар турли хил иссиклик эффектига эга булса)хам таалуклидир.
Босим, катталитик реакцияларда махсулот унумига Ле-Шателье принципига мувофик таъсир этади. Шунинг учун хам, кўпчилик саноат катталитик реакцияларида юқори босим кенг кулланилади. Каттализатор активлиги ва махсулотнинг мувозанат унуми катта булганда босим хал килувчи фактор бўлади. Бу холат аммиак ва метанол синтези жараёнларида кузатилади.
Газ хажмининг анча ошиши билан борувчи баъзи катталитик реакцияларга босимни камайтириш мувозанат унумини оширувчи фактор булиши мумкин. Шунинг учун хам дегидрогенлаш, дегидратлаш каби жараёнларни ва куумда олиб борилади.
Реакцияга киришувчи компонентларнинг концентрацияси, катталитик реакциялар тезлигига худди одатдаги кимёвий реакциялар тезлигига таъсир этгандагидек таъсир этади. Аммо, бир катор сабабларга кура реагентлар концентрациясини хаддан ташкари ошириш мумкин эмас. Масалан, жараённинг экзотермиклиги юқори булса ва ундан иссикликни чикариб олиш кийин булса (SО₂ ни оксидлаш реакциясида) каттализатор иссиклик таъсирида яроксиз холга келиши (термик яроксизланиш) мумкин, ёки реакцион аралашмада портлаш хавфи (аммиакни оксидлашда) пайдо булиши мумкин.