Метални катализатори - Наръчник на химика 21
Химия и химична технология
Метални катализатори
Благородните метали се възстановяват от отработените катализатори за повторна употреба и повечето от най-често използваните метали в катализаторите, включително такива скъпи като никел, кобалт, мед, хром, не се използват повторно. Това се предотвратява главно от наличието на органични остатъци в отработения катализатор. Въпреки че отстраняването на органичните остатъци оскъпява процеса на извличане на метали, то трябва да се извърши, тъй като в противен случай се нарушава технологията на разделяне на металите и се замърсяват отпадъчните води. Вторичната употреба на каталитични метали също е възпрепятствана от факта, че много[c.28]
Натрошените активни компоненти на катализатора (метали или метални оксиди от групата VHI), пълнители (алуминиев оксид, магнезит и други огнеупорни материали), свързващо вещество (цимент), вода или воден разтвор на киселина (сол) се изпращат за смесване. Например никелов карбонат, магнезиев оксид и пластмасова глина се смесват в миксер за 15 минути. След това към миксера се добавя воден разтвор на натриев нитрат и смесването продължава още 40 минути до получаване на хомогенна смес. В друг пример, смесване[c.21]
Процесите на високотемпературна изомеризация на фракции пентан-хексан, извършвани при 350-420 ° C, са широко разпространени от 50-те години на миналия век. [7-9, 19, стр. 82-100]. Като катализатори се използват бифункционални катализатори метал-алуминий, промотирани с флуор и метал-алумосиликати. Постигнатата дълбочина на изомеризация на n-пентан за едно преминаване е 50–55%, октановото число на пентан-хексан фракционния изомеризат е 75 (IM) в чиста форма.[c.81]
Механизъм на окисление в присъствието на катализатори— металите не са достатъчно проучени. Действието на металите може да се обясни по различни начини чрез образуването на фрагменти от молекули, които имат свойствата на свободни радикали, преразпределението на електрони между хидропероксидите и метала в състояние на по-ниска валентност или, накрая, образуването на определени съединения с хидропероксиди, които имат киселинен характер.[стр.178]
Механизмът на действие на отровите върху метални или полупроводникови катализатори е най-сложен. Метали, особено добри -[c.53]
Възможността за промяна на скоростта на реакциите на крекинг и интензифициране на процеса на крекинг чрез използване на катализатори е отбелязана в литературата от различни изследователи. Изследването на ефекта на различни катализатори (метали, метални оксиди и метални хлориди) върху процеса на крекинг показа, че алуминиевият хлорид има най-голям ефект в сравнение с други катализатори.[c.430]
Каталитично окисление на смес от изомери на ксилен, получена чрез реформиране на бензинови фракции 105–140 ° C. Окислението в течна фаза на смес от ксилен се извършва в разтвор на оцетна киселина с катализатори - метали с променлива валентност кобалт, манган или молибден в присъствието на бром. Това може да се изчисли приблизително чрез следното уравнение[c.34]
Каталитичните реакции се разделят на два основни класа хомогенни и хетерогенни. Хетерогенният катализатор е химично съединение, което е неразтворимо в реакционната среда. Катализаторът може да бъде сам, смесен с други катализатори или да се поддържа върху инертен носител. Често срещани хетерогенни катализатори са металите и техните оксиди. Предимствата на хетерогенните катализатори са тяхната ниска цена, лекота на регенериране и пригодност за използване както в реактори от партиден, така и в проточен тип. ДА СЕНедостатъците на тези катализатори обикновено са ниската специфичност на действие и в много случаи високите разходи за енергия за нагряване на реакторите и създаване на повишено налягане.[c.35]
Свойствата на алумосиликатните катализатори са силно повлияни от натрупващите се в тях метали. Отравянето на катализатора от метали може да бъде два вида. Алкалните метали неутрализират[c.216]
При процеса с микросферичен катализатор натрупването на метали в него става по-бързо, отколкото при сферичен. Това се обяснява с факта, че значителна част от металите са концентрирани на повърхността и в повърхностния слой на катализатора. В резултат на износване на сферичния катализатор, металите се отстраняват с праха, издухан от циркулиращия катализатор.[c.218]
И те бяха обработени на пара в конвенционална индексна инсталация също за 4 часа при 700–900 °C и подаване на пара от 64 ml/h. Получените данни показват, че по време на термична и парна обработка на катализатор, металите влияят на качеството му по различни начини.[c.144]
Механизмът на отравяне и насърчаване на катализатора от метали. В литературата има мнение, че металите могат да повлияят на качеството на катализатора по два начина. Метали като никел, ванадий, желязо и други намаляват активността и селективността на катализатора [45, 64, 202, 213] Алкалните метали, като натрия, само намаляват активността на катализатора, без да променят селективността [45].[c.171]
Книгата показва влиянието на различни фактори върху стареенето и отравянето на алумосиликатни крекинг катализатори (аморфни и зеолтови), както и промяната в параметрите на процеса на каталитичен крекинг по време на дезактивацията на катализатора. Описани са различни методи за предотвратяване на стареенето на крекинг катализатори и начини за защитата им от отравяне чрез пречистване на суровината за крекинг. Очертанначини за поддържане на активността на катализатора на оптимално ниво, въз основа на отстраняването на токсични метали от повърхността му. Разгледани са възможностите за повишаване на ефективността на крекинг процеса чрез добавяне на метали към катализатора.[c.2]
Има само разпръснати данни за отравяне на зеолит-съдържащи катализатори от металосъдържащи съединения. По-специално се отбелязва, че тези съединения засягат зеолитните катализатори в по-малка степен от аморфните. Така се съобщава [218], че при съдържание от 0,027 до 0,05% никел и 0,04 до 0,09% ванадий не се наблюдава забележимо отравяне на катализатора. Отбелязва се [219], че катализаторът XZ-25 позволява присъствието на до 0,03 тегл. % никел и до 0,1 тегл. % ванадий. В [220] по-малкото метално отравяне на зеолитните катализатори се обяснява с натрупването им главно във висококипящи фракции, чиято дифузия в кухината на зеолитите е затруднена.[c.161]
Друг общ механизъм на хетерогенно каталитично окисление се нарича редокс. Състои се във факта, че въглеводородът, сорбиран върху металния йон, се окислява от кислорода на решетката на катализатора, докато металът се редуцира до по-ниско валентно състояние и след това, отново взаимодействайки с кислорода, преминава в първоначалната форма[c.413]
Отравянето и на двата вида е разгледано в [45], където е изследван ефектът от различни концентрации на никел, ванадий, желязо, мед, олово и натрий върху резултатите от крекинг и качеството на катализатора. Металите се отлагат върху катализатора чрез импрегниране с водни солеви разтвори. Ванадият е въведен под формата на амониев метаванадат, а натрият - под формата на ацетат. Останалите метали са въведени под формата на нитрати. За да се избегне навлизането на чужди примеси в катализатора, разтвори на метални солибяха приготвени в двойно дестилирана вода, като всички съдове преди употреба бяха старателно почистени, измити и изплакнати също с двойно дестилирана вода. Импрегнираните проби се сушат при 90°C и след това се калцинират на въздух при 600°C в продължение на 2 часа, за да се разложат металните соли до оксиди и да се отстранят напълно летливите вещества. Изходите на крекинг продукти при стандартни условия върху получените проби от катализатора са дадени в табл. 48 [45]. Данните за киселинността, специфичната повърхност и характеристиките на порите на тези проби също са дадени там.[c.171]
По този начин, дори от гледна точка на производството на висококачествени петролни продукти, предварителната хидрообработка на суровината за каталитичен крекинг е икономична. В допълнение, ефективността на каталитичния крекинг с предварителна хидрообработка на суровината ще се увеличи поради по-малко метално отравяне на катализатора, както и намаляване на корозията на оборудването. Последните фактори, поради липсата на необходимите данни, не могат да бъдат взети предвид в икономическите изчисления.[c.209]
Отстраняването на металите в резултат на разлагането на металосъдържащи комплекси се придружава от натрупването им в порите на катализатора. В литературата няма информация за материалите за изследване на механизма на реакциите на деметализация. Предполага се, че катализаторът адсорбира, например, ванадилпорфирин непроменен, след което порфириновият пръстен се отваря и се образува неванадилово съединение. В резултат на протичащите трансформации върху повърхността на катализатора, металът се свързва с активната повърхност на порите.[c.56]
Средното им молекулно тегло е 24-28. С увеличаване на концентрацията на водород в газовете, което може да възникне например при натрупване на метали (никел, ванадий и др.) върху катализатора, плътността на газа намалява. газови потоци,отстранени от газовите сепаратори на крекинг инсталации, както и от абсорбери, съдържат по-голямо или по-малко количество инертни газове, в някои случаи до 10% обемни, като се брои сух газ. Инертните газове се въвеждат в реактора от катализатор и след това заедно с реакционните продукти навлизат в секцията за фракциониране.[c.233]
Систематизирането на окислителните реакции от кинетична гледна точка е трудно, тъй като тяхната кинетика обикновено зависи от много фактори на повърхностните ефекти (естеството на повърхностите), наличието на примеси, температурата, съотношението на реагентите, фазовото състояние на системата, в която протича реакцията (хомогенни, хетерогенни, системи газ-течност, газ-твърдо вещество и т.н.), природата на съединенията (наситени, ненаситени, молекулно тегло, структура и др.). ) и окислителни агенти (Og, O3, KMPO 4 и др.) наличието и природата на активатори (атоми, свободни радикали, радиация и др.), катализатори (метали, техните оксиди и др.).[стр.132]
Ако е необходимо допълнително заместване, има смисъл да се използва като катализатор метал, който има способността да дава хлориди от две серии (Sn, Sb, Pe, Mo, Al, Bi). На практика по време на действието на хлора в студа върху по-високите хомолози на бензена обикновено се използва желязо и хлорът става в ядрото. Напротив, по време на реакцията в парната фаза xdar става странично във веригата.[c.41]
Поради посочените по-горе причини, в даден момент от работата на всеки катализатор за хидрообработка се взема решение, че по-нататъшното му използване е икономически неоправдано. Едно време отработеният катализатор просто се заравяше, но сега това е недопустимо от икономическа или екологична гледна точка. Ето защо сега повечето отработени катализатори за хидрообработка се продават на компании, специализирани в възстановяването на една утайка.няколко метала, съдържащи се в катализатора.[c.122]
Активните центрове на хидрогениране-дехидрогениране при липса на водород бързо се отравят в резултат на разлагането на въглеводороди в елементи в тях, така че процесът трябва да се извърши под налягане на водорода. В допълнение, катализаторът, който има само киселинна активност, по време на изомеризацията на смеси от n-парафини с олефини, бързо се отравя от кокс както в присъствието на водород, така и без него. Когато към такъв киселинен катализатор и под налягане на водород се приложи метално катализиращо хидрогениране-дехидрогениране, коксуването на киселинните центрове се забавя рязко, следователно хидрогениращите (дехидрогениращи) активни центрове не само осигуряват междинно образуване на олефини, но и предпазват съседните киселинни активни центрове от коксуване.[c.237]
Тъй като всички проби, съдържащи метали, бяха подготвени и тествани от нас при едни и същи условия, е възможно да се сравни ефектът на различни метали върху активността на катализатора. Според нарастващия токсичен ефект върху катализатора, металите са подредени в следния ред хром, олово желязо C молибден, ванадий Вижте страници, където се споменава терминътМетални катализатори :[c.400] [c.106] [c.84] [c.655] [c.141] [c.251] [c.104] Модерен общ Че мистрия том 3 (1975) -- [c.3, c.112]
Съвременна обща химия (1975) -- [ c.3 , c.112 ]