|
Гетероген каталитик жараёнлар
Бу хил жараёнларда катализатор қаттиқ модда реагентлар эса суюқ ёки газ (буғ) холатда бўлади. Жараён фазалар чегарасида боради, шунга кўра, катализ асосан бирин кетин борадиган уч босқичдан иборат бўлади.
Дастлабки моддаларни катализатор юзасига сўрилиши — диффузия.
Катализатор юзасида борадиган реакциялар;
Реакция махсулотларининг катализатор юзасидан ҳажмга десорбцияси ёки актив марказларнинг бўшаши,бу жараёнларнинг қайси бири борса, умумий жараёнинг тезлиги шу босқичнинг тезлигига тенг бўлади. Бу босқичга чегараловчи — белгиловичи босқич дейилади. Одата иккинчи босқич чегараловчи босқичга интилади. Қайси босқичнинг чегараловчи бўлишлиги катализаторининг хоссасига (активлигига) ва реакция шароитига боғлиқ.
20.Гетероген каталитик реакцияларда оралиқ ҳолатлар.
Гетероген катализ назарияси
Органик кимё ва нефтни қайта ишлаш жараёнларида катализаторлардан фойдаланиш кенг маънода амалга оширила бошланди. Жараёнлар учун катализаторлар илмий тажрибалар олиб бориш натижасида яратилди. Жараёнлар учун катализаторларни каталитик хоссаларини тушунтириб берадиган умумий назария хали мавжуд эмас, аммо катализнинг турли томонларини тушунтириб берадиган назариялар мавжуд. Лекин бу назариялар тўлиқ мавжуд эмас.
Катализ назарияси икки гуруҳга кимёвий назария (оралиқ бирикмалар назарияси) ва физикавий назарияга бўлинади. Оралиқ бирикмалар назарияси гомоген катализни яхши тушунтириб берсада, гетроген катализда кузатиладиган турли омилларни сабабини тушунтириб бера олмайди. Масалан: катализатор юзасини тузилиш ва заҳарланиш сабабларини тушунтириб бера олмайди. Сўнги вақтларда бу назария катализ ҳодисасининг физикавий томонни адсорбцияни эътиборга олди ва катализ ҳодисасини тўлароқ тушунтириб беришга имкон берди.
Катализнинг физик назарияси катализнинг биринчи босқичидан реагентлар катализатор юзасида адсорбцияланади. Физик назария гетероген катализдаги кўпгина тажрибалардан олинган натижаларни тушунтириб бера олди.
Адсорбцияланишда реагент адсорбент юзасига турли кучлар воситасида тортилиши мумкун. Физик адсорбцияланишда реагент адсорбент юзасига кучсиз боғланган бўлиб, Ван —Дер —Валс кучи билан тортилиб туради. Агарда реагент молекулалари қутбланган бўлса, у юзага арёнтатцион куч билан тортилади. Реагент молекулалари қутбланган бўлмаса, улар адсорбент юзасидаги мавжуд зарядлар ёки дипол молекулалар таъсирида индукцион дипол бўлиши натижасида улар юзага индукцион куч тасирида тортилади ва ниҳоят дисперцион куч билан водород боғланиш воситасида тортилади.
Кимёвий адсорбцияланишда адсорбент валент кучлари таъсирида реагент молекулалари таъсирида адсорбент юзасига кимёвий боғланган бўлади. Реагент адсорбент юзасидаги молекула, атом ёки ионлар билан кимёвий реакцияга киришиб адсорбент юзасида юза бирикмаларини ҳосил қилади, натижада реакция бошланади. Катализатор юзасида реакция кетади. Ҳосил бўлган модда катализатор юзасидан узоқлашади ва унинг ўрнига реакцияга киришувчи моддаларнинг янги қисмлари адсорбцияланади.
Д.И. Менделеевнинг гетероген катализда реагент адсорбент юзасига адсорбцияланиш натижасида катализатор юзасидаги фаол марказлар таъсирига учрайди ва молекулаларда боғланишлар бўшашади ва ҳатто, узилади. Бунинг учун кам фаолланиш энергияси керак бўлади ва реакциянинг бориши осонлашади.
Сўнгги вақтда олиб борилган илмий изланишлар, ҳақиқатан ҳам катализнинг биринчи босқичида реагент билан катализатор орасида кимёвий бирикмалар ҳосил бўлишини кўрсатди. Кимёвий ва физикавий назариялар биргаликда катализатор юзасида кетадиган ҳодисаларни тўлароқ тушунтуриб берди.
Тиофенни гидрогенолиз реакцияси катализатор устида қуйидагича боришини мисол тариқасида кўрамиз.
21. Нефть ва газни қайта ишлаш жараёнларида гетероген катализнинг қўлланилиш ҳолатлари.
Гетероген катализда қўлланиладиган қаттиқ ҳолдаги каталиторларнинг ингибирланиши икки хил – физикавий ва кимёвий бўлиши мумкин. Физикавий ингибирланишга катализатор ғовакларини беркилиб қолиши, солиштирма сирт ёки фаза солиштирма фаоллигининг камайиши (масалан, катализатор сиртига қопланган модда миқдорининг камайиши ва куйиши) киради. Катализаторнинг ўз-ўзидан заҳарланишига катализатор сиртида ва ғовакларида углероднинг ютилиб қолиши сабаб бўлади. Масалан, углеводородларнинг оксидланиши ва крекинги, метанни сув буғи билан конверсияси реакцияларида катализатор сиртида кокс ҳосил бўлади:
2СО → С (КОКС) + СО2
СН4 → С (КОКС) + 2Н2
2Н2 + СО2 → С (КОКС) + 2Н2О
Шу тариқа фаоллиги камайган катализаторнинг сиртида ҳосил бўлган коксни ювиш ёки ёқиш орқали қайта тикланади:
С + Н2Обуғ → СО + Н2 С + О2 →СО2
Баъзи ҳолларда катализаторларнинг регенерациясида кислота, ишқор ва турли эритувчилардан ҳам фойдаланилади. Заҳарланган қимматбаҳо металларни эса, суюқлантириб тозаланади.
Do'stlaringiz bilan baham: |
