Катализнинг классификацияси

1-МАЪРУЗА.

КАТАЛИЗНИНГ АҲАМИЯТИ ВА УНИНГ НАЗАРИЙ АСОСЛАРИ

        Режа:

1.Кириш.Катализнинг классификацияси (таснифи).                        

2. Катализнинг умумий ҳусусиятлари.

3. Катализаторларнинг реакция мувозанатига таъсири.

4. Катализатор таъсирида қайтар реакцияларининг тезланиши.

КИРИШ

Катализ сўзи грекча бўлиб, унинг маъноси парчаланиш ёки емирилиш демакдир. Лекин катализатор тушунчаси бутунлай бошқа маънони билдиради. Реакцияни тезлатувчи моддалар катализаторлар деб, улар иштирокида борувчи реакциялар эса каталитик реакциялар ва бундай реакцияларни бориш ҳодисасини катализ деб аталади.

Катализ ҳодисаси табиатда жуда кўп учрайди. Ўсимлик ва ҳайвон организмидаги кўпчилик жараёнлар биокатализаторлар (ферментлар) таъсирида бўлади. Бундай катализаторларнинг баъзилари қадим замонларда ҳам маълум бўлиб, уларни инсон ўз эҳтиёжи учун (масалан, ҳамир ошириш, узум ва меваларни бижғитиб спиртли ичимликлар ва сирка олиш учун) фойдаланганлар.

XVII асрда кимё фани тараққий этиши натижасида саноат мақсадлари учун сунъий катализаторлар яратилди.

         Ҳозирги вақтда катализдан кимё саноатининг деярли ҳамма сохасида кенг фойдаланилади. Катализ ёрдамида янги моддалар ҳосил қилишга муваффақ бўлинди.

Катализатор қўлланилганда технологик жараёнлар соддалаштирилиб, саноат ускуналарининг техника иқтисодий кўрсаткичлари анчагина кўтарилади. Катализ ҳодисасини текширишда, олинган натижалар кимё саноатини (талабларига бевосита жавоб бергани учун) катализ ҳодисасига қизиқиш жуда кўпайди ва бу соҳада анчагина муваффақиятларга эришилди. Сунъий каучук олиш, водород ва азотдан аммиак олиш, сунъий усуллар билан спирт, полимерланиш жараёнлари ёрдамида турли пластмассалар олишда, ёқилғи саноатида, шунингдек, саноатнинг бошқа тармоқларида кенг равишда катализаторлардан фойдаланилади. Ҳозирги кимё саноатининг катализатор ишлатилмайдиган тармоғи жуда кам.

Яқингача, асосан катализ жараёнлар амалиётигагина аҳамият бериб келинган эди, фақат сўнгги вақтлардагина унинг назариясига алоҳида эътибор берила бошланди. Катализ назариясини яратишда МДҲ олимлари А.А. Баландин, Н.И. Кобозев, С.З. Рогинский, Г.К. Боресков, Б.А. Казанский, А.С. Султанов ва бошқалар муҳим ўрин тутганлар.

Республикамизга нефтни қайта ишлаш саноати янги жараёнларининг кириб келиши рангсиз нефть маҳсулотларини (бензин, керосин, дизельь ёқилғиси) кўплаб ишлаб чиқаришга олиб келмоқда.

Нефтни комплекс қайта ишлаш соҳасида, айниқса, юқори сифатли нефтьь маҳсулотлари – бензин, керосин, дизель ёқилғиси, мойлар, спиртлар, пластификаторлар, қаттиқ парафинлар ва бошқа қимматбаҳо кимёвий маҳсулотлар ишлаб чиқариш учун янги каталитик жараёнларни саноатга татбиқ қилиш билан бир вақтда (каталитик крекинг, каталитик риформинг, алкиллаш, полимерлаш, гидротозалаш ва ҳоказо жараёнлар учун) янги катализаторларни синтез қилиш ва саноатга жорий қилиш лозим. Бир реакторда юкланган полифункционал катализатор ёрдамида икки-уч жараённи олиб бориш юқорида кўрсатилган камчиликларга барҳам беришга ёрдам беради.

Нефтни қайта ишлаш ва нефть кимёси саноатида ҳозирги вақтда саноат миқёсида жуда кўп катализаторлар ишлаб чиқарилмоқда, улар асосан Россия Федерациясида ва бошқа мамлакатларда амалга оширилмоқда.

Реакцияларни гетероген фазада олиб бориш учун қаттиқ катализаторлар керак. Саноатда ишлатиладиган катализаторларнинг асосини қаттиқ катализаторлар ташкил қилиб, улар ҳиссасига 80% тўғри келади. Ишлаб чиқаришга тавсия қилинаётган катализаторлар юқори даражада актив бўлишлари керак, бу эса ўз навбатида катализаторнинг юзасига боғлиқ бўлиб, у катализаторни тайёрлаш усулларига ва уларни реакцияда ишлатишдан олдин қайта ишлашга боғлиқдир. Қаттиқ катализаторларга қўйиладиган асосий талаблар: унинг активлиги, барқарорлиги (турғунлиги), танловчанлиги (селективлиги), узоқ муддат ишлаши, заҳарларга ва юқори ҳароратга чидамлилиги, регенерирлашнинг осонлиги, тайёрлашнинг соддалиги ва арзонлиги. Катализаторнинг ишга яроқлилиги (активлиги) уни тайёрлашда ишлатилган материалларга ва ишлаб чиқариш шароитига боғлиқдир.

Катализаторнинг узоқ муддат ишлаши, унинг оптимал иш шароитини тўғри олиб боришга боғлиқдир. Ишлаш шароитларига риоя қилмаслик катализаторнинг тезда ишдан чиқишига олиб келади. Ҳозирги замон катализаторлари мураккаб ва кўп компонентли аралашмалар ва бирикмалардан тузилган бўлиб, уларнинг таркибига активловчи (промотор) қўшимчалар киритилган бўлади.

Катализаторларни тайёрлаш учун кўпинча нитрат тузларининг ёки органик карбон кислота тузларининг эритмаларидан фойдаланилади, чунки уларни ҳарорат Билан ишлов берилганда тезда парчаланиб, газлар учуиб кетади. Сульфатлар ва галогенидларни ишлатиш таклиф қилинмайди, чунки [pic 1] ва Cl- ионлари гелларга (ёювчи) адсорбцияланиб, тайёр катализаторнинг активлигини пасайтиради.

Каталитик реакциялар ва уларнинг аҳамияти

Катализаторлар реакциянинг активланиш энергиясини камайтиради. Реакцияни тезлиги активланиш энергиясига тескари пропорционал эканлигини биламиз. Қандай бўлмасин бирор реакция катализаторсиз сезиларли тезлик билан борса, бу ҳол реакциянинг активланиш энергияси, ҳатто катта энергия заҳирасига эга бўлган молекулаларнинг энергиясидан ҳам юқори эканлигини кўрсатади.