Классификация каталитических процессов

КЛАССИФИКАЦИЯ
КАТАЛИТИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
Лекция № 5

КАТАЛИЗ
ГОМОГЕННЫЙ:
Каталитические
процессы, при
протекании
которых
реагирующие
вещества и
катализатор
образуют одну
фазу.
Различают
гомогенный
катализ в газовой
и жидкой фазе


КОЛЛОИДНЫЕ
КАТАЛИТИЧЕСКИЕ
СИСТЕМЫ:
Реагирующие
вещества
находятся в
растворе,
катализатор –
большие
полимерные
молекулы
ГЕТЕРОГЕННЫЙ:
Каталитическая
система включает
несколько фаз,
реагирующие
вещества и
катализатор
находятся в
разных фазах
ПО АГРЕГАТНОМУ
СОСТОЯНИЮ:
Группа
Фаза
протекания
реакции
Фаза
катализатора
Группа
Фаза
протекания
реакции
Фаза
катализатора
1
Г
Ж
5
Ж
Т
2
Г
Т
6
Т
Г
3
Ж
Г
7
Т
Ж
4
Ж
Ж
8
Т
Т
Окисление СО по цепному
механизму:
СО+О2=СО2+О·+35,564 кДж/моль
О·+Н2О=2ОН·+55,22 кДж/моль
ОН·+СО=СО2+Н·+12,29 кДж/моль
Н·+О2=ОН·+ О·+22,17 кДж/моль
О·+Н2= ОН·+ Н·+52,46 кДж/моль
Обрыв цепи:
Н·+ Н·+М=Н2+М; ОН·+ Н·+М=Н2О+М и т.д.
М – третья частица (пылинка, стенка
реактора).
Типы цеолитов
Стадии гетерогенного
каталитического процесса
Подвод реагирующих веществ к поверхности
катализатора (диффузия)
 Адсорбция (хемосорбция) реагирующих веществ на
поверхности катализатора
 Химическая реакция на поверхности катализатора
между адсорбированными молекулами
(специфическое взаимодействие между
реагирующими молекулами и катализатором)
 Десорбция (отрыв) молекул образовавшихся
соединений (продуктов реакции) от поверхности
катализатора
 Отвод продуктов в жидкую или газовую фазу
(диффузия)

Привитой катализ
 Сочетание
гетерогенного и гомогенного
катализа: на развитой поверхности
носителя химически привязывают
активные группы, находящиеся
свободно друг от друга. Поверхность
препятствует «слипанию» активных
центров, поэтому такие катализаторы
имеют очень высокую селективность
По типу химических связей:


Гомолитические
реакции: химические
реакции при протекании
которых разрываются
некоторые электронные
пары и образуются
новые

Гетеролитические
реакции: химические
реакции при которых
образование и разрыв
двухэлектронных связей
протекает без
разрушения и
образования
электронных пар
Гомолитический катализ

Гетеролитический катализ
Важнейшие каталитические процессы и
катализаторы
Гомолитические процессы
Гидрирование двойной связи
бензола, фенола, анилина
Гидрирование СО до СН4
Синтез Фишера-Тропша
Синтез спиртов из СО и Н2
(метанола)
Ni, Pd, Pt, Co, на инертных носителях
(Al2O3)
Ni/Сr2O3 ,Al2O3
Co/MgO,Co/ThO2 , Fe,Cu,Ni/Al2O3
Zn /Сr2O3 , Zn,Cu /Al2O3
Синтез аммиака
Fe-K2O/Al2O3
Конверсия СО
Fe2O3-Сr2O3
Конверсия СН4
Ni на термостойком носителе Al2O3
Окисление С2Н4 до оксида этилена
Окисление СН3ОН до
формальдегида
Дегидрирование бутилена в
дивинил
Ag на инертном носителе
Ag, молибдат Fe
Сr2O3 - Al2O3
Важнейшие каталитические процессы и
катализаторы
Гетеролитические процессы
Крекинг углеводородов
Al2O3-SiO2, цеолиты
Изомеризация и алкилирование
углеводородов
Гидратация олефинов
AlCl3 и другие катализаторы
Фриделя-Крафтса
Н3РО4 на носителях
Сложные процессы
Риформинг
Гидрокрекинг
Получение дивинила из этанола по
Лебедеву
Pt-Re/ Al2O3
Al-Co-Mo на цеолитах
MgO-Zn- Al2O3
Нанокатализаторы
Нанокатализаторы
Сферические частицы мезопористого алюмосиликата, на
поверхности которых находятся нанокристаллы серебра