Оксид алюминия, как катализатор

ВВЕДЕНИЕ

Катализатор - вещество, ускоряющее реакцию, но не входящее в состав продуктов
реакции.
Оксид алюминия - основа катализатора, его получают осаждением из водных
растворов, содержащих ионы А1 3+ .
Катализаторы на основе оксида алюминия в основном применяются в нефтехимии
и нефтепереработке для процессов гидроочистки, риформинга, крекинга, изомеризации
(73%). Доля оксида алюминия для осушки газов и воздуха составляет 17%. На
катализаторы получения серы, адсорбенты кислых газов и прочие сорбенты приходится
10%.
В наибольших объемах оксид алюминия используется в качестве носителя
катализаторов прежде всего гидрогенизационных процессов таких как гидроочистка,
гидроподготовка сырья, гидрокрекинг, гидроформинг и других процессов, проходящих
под давлением в атмосфере водорода.
Оксид алюминия является носителем для катализаторов различных
промышленного процессов, таких, как гидрирование в получении капролактама, анилина,
спиртов, жиров. При гидрировании применяются Ni и W катализаторы на оксиде
алюминия, а также серебро на алюмосиликате и металлы Pt-группы.
Каталитические свойства переходных форм оксидов алюминия определяются
рядом взаимосвязанных свойств, таких как кислотность поверхности, структура, степень
гидроксилирования поверхности, текстурные свойства, а именно, удельная поверхность,
объем пор, распределение пор по размерам [1].
Целью работы является изучение оксида алюминия как катализатора.
Задачи:
- определить тип катализа;
- рассмотреть методы приготовления оксида алюминия;
- изучить для каких процессов используется катализатор и какова его перспектива.
1 Общие свойства оксида алюминия
Оксид алюминия (ОА) — бинарное соединение алюминия и кислорода. В природе
распространен как основная составляющая часть глинозема, нестехиометрической смеси
оксидов алюминия, калия, натрия, магния и т. д. Глинозем состоит до 98% из α — и γ -
модификаций оксида алюминия и представляет собой белый кристаллический порошок
[3].
Выделяют несколько основных разновидностей оксида алюминия. Безводный
оксид алюминия имеет несколько модификаций кристаллической формы, различающихся
характеристиками и сферами применения. Установлены α-, β- и γ-модификации
глинозема, причем α-и γ-Аl 2 O 3 представляют собой чистый оксид алюминия, а β-Аl 2 O 3 —
группа алюминатов с высоким содержанием окиси алюминия.
α-оксид алюминия или корунд представляет собой минерал в виде крупных
прозрачных кристаллов, тригональной сингонии. В зависимости от вида примесей
различают красный корунд — рубин и синий — сапфир. Кристаллы корунда являются
рабочими телами лазеров, из рубинов изготавливают камни для точных механизмов.
γ-оксид алюминия имеет кубическую форму. В природе γ-форма не обнаружена, ее
получают при термической обработке гидратов оксида алюминия, бемита (Аl 2 О 3 ·Н 2 О) и
гидраргиллита (Аl 2 O 3 ·ЗН 2 O). При нагревании γ-Аl 2 O 3 переходит необратимо в α-форму.
Используется как носитель катализаторов и осушитель в процессах химических и
нефтехимических производств.
β-оксид алюминия имеет гексагональную кристаллическую решетку. Вещество,
иногда описываемое как β-Al 2 O 3 , на самом деле не является чистым оксидом алюминия, а
представляет собой ряд алюминатов щелочных и щелочноземельных металлов,
отличающихся весьма высоким содержанием окиси алюминия, со следующими общими
формулами: MeO·6Al 2 O 3 и Me 2 O·11Al 2 O 3 , где МеО — это оксиды кальция, бария, стронция
и т. д., а Ме 2 О — оксиды натрия, калия, лития и других щелочных металлов.
Содержание щелочных и щелочноземельных оксидов может составлять до 8−10%.
При нагревании до 1600−1700 С β-глинозем разлагается на α- Al 2 O 3 с выделением
соответствующего оксида в газообразном состоянии. Присутствие β-глинозема в
обожженном корундовом материале снижает механическую прочность и особенно его
электрофизические свойства и поэтому является нежелательным. β-Al 2 O 3 используется как
металлопроводящий твердый электролит.