Методы защиты катализаторов от действия контактных ядов

ВВЕДЕНИЕ
Ускорение реакции веществ происходит под воздействием небольших количеств веществ (катализаторов), которые сами по себе не изменяются в ходе реакции. Биологические катализаторы, называемые ферментами, вовлечены в регулирование биохимических процессов.
Самая важная особенность катализаторов - большой выбор, в том числе, возможность увеличить скорость для определенных химических реакций в диапазоне возможных. Это позволяет проводить реакции, которые обычно применяются очень медленно на практике, и обеспечивает формирование желаемого продукта.
В 1952 году Хаген-Смит обнаружил, что углеводы и азотные кислоты, входящие в состав вырабатываемых газов, реагируют со светом с образованием окислителя (особенно озона), который оказывает раздражающее действие на глаза и дает другие побочные эффекты.
В качестве объекта работы была рассмотрена сущность катализаторов.
Предмет - методы защиты катализаторов от действия контактных ядов.
Цель работы - раскрыть сущность методов защиты катализаторов от действия контактных ядов. Исходя из цели работы, выделим ключевые задачи, которые предстоит решить:
Раскрыть теоретические особенности катализаторов;
Проанализировать методы защиты катализаторов от действия контактных ядов;
Произвести необходимые выводы.
ГЛАВА 1. Теоретические особенности катализаторов
Реакция ускорения веществ под действием небольшого количества самопроизвольно изменяющихся веществ (катализаторов) в ходе реакции. Биологические катализаторы, называемые ферментами, вовлечены в регулирование биохимических процессов.
Применение катализаторов привело к быстрому развитию химической промышленности. Они широко используются в нефтеперерабатывающей промышленности для получения различных продуктов и часто дешевле для создания нового контента (например, пластиковой массы) [8 – c.43-80].
В 1835 году шведский химик Беркли обнаружил, что некоторые химические реакции с участием определенного вещества значительно повышают скорость. Для этого материала используют "катализатор". По словам Беркли, катализаторы обладают особой способностью ослаблять связь атомов с молекулами, участвующими в реакции, и тем самым облегчают их связь.
По современным представлениям, катализатор создает комплекс, который реагирует на молекулы, стабилизированные химическими связями. Этот комплекс после перегруппировки расщепляется на выпуск продуктов и катализатор.
В нормальных условиях многие вещества не вступают в химическую реакцию друг с другом. Таким образом, поскольку связь между атомами в молекуле Н2 достаточно сильна и не нарушается при атаке молекулы Со, водород и монооксид углерода не взаимодействуют при комнатной температуре. Катализатор еще больше сближает молекулы Н2 и С, чтобы соединиться с ними. После перегруппировки комплексного катализатора субстрат с, Н И О. он распадается с образованием продукта с атомами [1 – c.98-114].
ГЛАВА 2. Методы защиты катализаторов от действия контактных ядов
Каталитические или контактные яды - вещества, вызывающие "отравление" катализатора, снижающие его каталитическую активность или полностью прекращающие его каталитическое действие.
Причиной отравления является адсорбция каталитического яда на поверхности катализатора. Существуют следующие виды каталитического отравления [7 – c.156-180]:
1. Adsorption может производиться в активном центре катализатора путем воспрепятствования взаимодействию каталитических ядовитых реагентов с этим активным центром.
Пример: на алюмосиликатных катализаторах при разрыве действия Кинолина:
2. Экранирование - яд может сильно отравить поверхность катализатора, что приведет к резкому снижению каталитической активности. В этом случае введение дополнительных доз яда замедлит активность.
Например: распад перекиси водорода в платиновый катализатор при адсорбции дихлорида ртутного яда.
Это происходит, когда начинает действовать большое количество яда, некоторые каталитические токсины в микродозе может служить в качестве «промоутера». Это действие обычно называют катализатором замены. Каталитические яды могут избирательно оказывать давление на некоторые катализаторы, чтобы предотвратить каталитическую активность и не влиять на других, если происходят сложные каталитические реакции.
Примеры каталитических ядов:
H2O,
CO2,
H2S,
N,
P,
As,
Sb и др.
Неважно, насколько высока активность катализатора в начале запуска, если она активируется быстрее, чем ожидалось, производительность и прибыль вашего устройства упадут [9 – c.203-210].
Основной причиной преждевременной отмены катализатора является наличие смеси различных видов сырья. Никель, ванадий, железо, кремний, мышьяк, фосфор и натрий часто содержат миллионы или даже миллиарды долларов сырья, и эффекты катализаторов могут быть разрушительными.
Опыт управления уровнем примесей, стратегия демонтажа и тестирования лидирующих позиций на рынке катализаторов позволяют минимизировать влияние примесей на сырье и максимизировать рентабельность инвестиций. Подводя итоги обзора современного состояния каталитических технологий по охране окружающей среды, можно отметить следующее:
1. для очистки промышленных отходов от органических загрязняющих веществ полный запас производимых и производимых установок Nox, N20, аммиака, монооксида углерода и H2S составляет 0,5-30 тыс. м3 / ч. 5%;
2. оборудование для активной каталитической очистки газов может быть обеспечено высокоэффективными российскими катализаторами, в том числе российскими производителями и катализаторами, не имеющими в своем составе драгоценных металлов;
3. научно-технический отдел, созданный в последние годы, позволяет разрабатывать установки по обезвреживанию промышленных сточных вод нового поколения на основе методов окисления жидкостей и устройств для защиты атмосферы от газовых отходов, в том числе аммиака, фенола и других загрязняющих веществ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
Миллионы автомобилей выходят на улицу каждый день, и каждый из них является источником загрязнения воздуха. Это особенно заметно в крупных городах, где выхлоп автомобиля может вызвать серьезные проблемы. Чтобы решить эти проблемы, каждая страна издает свои собственные законы, которые ограничивают допустимый уровень загрязнения, который может производить каждая машина. В 1975 году это было одно из самых важных изменений в дизайне автомобильных двигателей и топливных систем, называемое катализатором (преобразователем), широко используемым в природе и человечеством за тысячи лет до понимания природы каталитических процессов [9 – c.56-87].
Согласно Советской Энциклопедии, катализатор - это химическое вещество, которое ускоряет реакцию, но не входит в состав продуктов реакции. В отличие от других реагентов, количество катализатора не изменяется после реакции. Катализатор реагирует с исходным веществом, полученное промежуточное звено претерпевает трансформации и в конечном итоге расщепляется на продукт и катализатор. Таким образом, катализатор реагирует с исходным материалом, и этот каталитический цикл повторяется несколько раз (до миллиона раз).
Определение составителей энциклопедии содержит два важных момента: катализатор входит в состав промежуточных соединений, но не появляется в стехиометрическом уравнении основной реакции и, следовательно, не влияет на баланс основной реакции и не расходуется в ней. Участвуя в образовании промежуточных продуктов, катализатор гарантирует, что реакция протекает по-разному, что имеет меньшую наблюдаемую энергию активации и, следовательно, более высокую скорость преобразования реагентов в продукты.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:
1. Гейтс Б.К. Химия каталитических процессов. - М., 1981.
2. Боресков Г.К. Катализ. Вопросы теории и практики. - Новосибирск, 1987.
3. Ганкин В.Ю., Ганкин Ю.В. Новая общая теория катализа. - Л., 1991.
4. Токабе К. Катализаторы и каталитические процессы. - М., 1993.
5. Матрос Ю.Ш., Носков А.С., Чумаченко В.А. Каталитическое обезвреживание отходящих газов промышленных производств. - Новосибирск: Наука, 1991.
6. Исмагилов З.Р. Реактор с кипящим слоем катализатора для процесса прямого окисления сероводорода в элементарную серу. – СПб., 2004.
7. Кленов О.П. Каталитический метод производства теплоэнергии из низкоконцентрированных газов. – М., 2000.
8. Овчинникова Б.В. Двухстадийная каталитическая очистка нитрозных газов в производстве адипиновой кислоты. – М., 2008.
9. Dobrynkin N.M. Solid Catalysts for Wet Oxidation of Nitrogen-Containing Organic Compounds // Catalysis Today. 1998.