Homogén és heterogén katalízis
Homogén katalitikus reakciók széles körben elterjedtek a természetben. Egy példa az ipari homogén katalitikus folyamatok szolgálhat észterezési reakció, elszappanosításával észterek, és így tovább. D.
katalitikus hatásmechanizmus homogén katalízis a reaktív vegyületek között a katalizátor és közbenső termékek, amelyek egyes esetekben is lehetséges, hogy kiosztani. Gyorsul a reakció a legtöbb esetben úgy történik, hogy csökkenti az aktiválási energia. Amikor homogén katalízis oldatban lehet katalitikus hatása a hidrogén-ionok, hidroxilcsoport, sók, valamint elősegítő anyagok a szabad gyökök képződését.
Catalysis által a hidrogén-ionok vagy hidroxilcsoport úgynevezett savas - alapanyagok. Ez a fajta katalízis a leggyakoribb. Ennek lényege abban rejlik, hogy az átmenet az egy protont a katalizátort a reagensek (savas katalízis), vagy a reagens a katalizátor (bázis katalízis). Ezt követően proton mozog az ellenkező irányba, és a katalizátort regeneráljuk.

Az arány a homogén katalitikus reakciók, befolyásolja számos tényező: az a katalizátor aktivitását, a hőmérséklet, a katalizátor koncentrációja, keverés. Sebesség sok katalitikus reakciók függ a katalizátor koncentrációja. A kis értékek x Scat termék hozama az adott idő alatt körülbelül arányos katalizátor koncentrációját, de egy további növekedés Scat görbe válik csillapított
Folyékony fázisú katalitikus reakciót általában reaktorokban keverő készülékekkel.
heterogén katalízis
A fő hátránya homogén katalízis a katalizátor a nehéz izolálását a végső reakcióelegyben, ahol a katalizátor megy veszendőbe, visszavonhatatlanul szennyezett terméket velük. Ezért sokkal népszerűbb volt a heterogén katalízis.
Alapján egy fázis ismert különféle heterogén katalízis: folyékony katalizátorok, amelyek felgyorsítják a reakció közötti nem elegyedő folyadékok (vagy folyadékok és gázok) és a szilárd katalizátorok, amelyek közötti reakció gyorsítására a folyadékok vagy gázok. A legtöbb katalitikus reakciók - gáz képződésével járó reakciókat szilárd katalizátorok. Catalysis a meglévő elméletek közös minden elméletek a kialakulását a felületen a szilárd katalizátor közbenső adszorpciós típusú katalizátor bevonásával elektronokat.
Katalizátorok jellemzően a porózus szilárd anyagok, amelyek nagyon fejlett belső felülete. Minden katalitikus eljárás egy szilárd porózus katalizátor lehet képviselt formájában öt különálló szakaszból áll:
Diffúziója reagensek a patak a felszínre a katalizátor szemcsék és a pórusok belsejében meglévő a gabona.
Az aktivált adszorpció (kemiszorpció) a katalizátor felületén képez intermedier vegyületek reagenssel - katalizátor.
Az átrendeződés a atomokkal egy közbenső terméket - katalizátor.
Deszorpcióját a terméket a katalizátor felületére.
Diffúziója a terméket a katalizátor felületén a pórusok belsejében első és később a felszínen a gabona a teljes áramlás.
A teljes arányát a teljes katalitikus folyamatot korlátozza a leglassabb a lépéseket. Ha ezt a lépést az egyik lépést a diffúzió, a katalízis zajlik a diffúziós zóna. És különbséget külső és belső diffúziós régióban. Ha lassú 2, 3 vagy 4. szakasz, a folyamat folytatódik, hogy a kinetikus régióban.
Az általános egyenlete a sebesség a katalitikus folyamat a katalitikus régiót,
,
ahol

k0 - pre-exponenciális faktor az Arrhenius-egyenlet;
V - ömlesztett térfogata a katalizátor;
e - a fő természetes logaritmus;
ΔS - a hajtóerő a folyamat légköri nyomáson;
P1 - dimenziómentes nyomás, azaz a tényleges nyomás arány a légköri; ..
n - a sorrendben a reakció.
A területen a kinetikai folyamatok játszódnak inaktív katalizátorok kis szemcseméretű és nagy pórusok a turbulens áramlás a reagensek és az alacsony hőmérséklet.
Ha a folyamat megy a külső területen. a sebesség által meghatározott együtthatóval diffúziós a reagensek és a reakciótermékek. A törvény értelmében, Fick

ahol De - effektív diffúziós együttható;
S - szabad felületére a katalizátor szemcsék;
Z - az irányt a felületre merőleges.
A területen a külső diffúziós folyamatok zajlanak a katalizátor aktivitását. A folyamat felgyorsítása érdekében használat magas áramlási sebesség.
A intradiffusion teljes terület aránya a katalitikus folyamatot korlátozza a diffúzió sebessége a reagensek és a reakciótermékek a pórusokat a katalizátor szemcsék. Katalitikus folyamatok intradiffusion mező gyorsítsák redukciós katalizátor szemcsék és a megnövekedett pórussugár, de ezek száma csökken, és ennek megfelelően a felület.
A legfontosabb jellemzői a katalizátor:
1. Gyulladási hőmérséklet - minimális hőmérséklet a reakcióelegyet, amelyben a folyamat kezdődik, hogy sor megfelelő sebességgel gyakorlati célokra. Az aktívabb katalizátor, annál alacsonyabb a gyulladási hőmérséklet. Ez nagyon fontos, amikor elvégzése exoterm reverzibilis reakciókat az A típusú = R + Q, mivel lehetséges, hogy növelje a konverziós foka.

Az átalakulás mértéke X exoterm reverzibilis reakció hőmérséklet függvényében katalizátorok A2> A1 különböző aktivitást
Így lehetséges, hogy csökkentse a előmelegítése a reagensek.
Az érintkezési idő - az érintkezési idő a reagensek és a katalizátor. meghatározva

ahol Vsv - mentes katalizátor térfogatra m 3;
Vb - a hangerőt a áthaladó reakció a katalizátor m 3 / s.
Leggyakrabban használhatja fiktív kapcsolati alkalommal

ahol Vkat - katalizátor térfogatra m 3.
A reciproka az érintkezési időt, az úgynevezett térsebesség - a térfogata a reakcióelegy áthaladó időegység.


Növelésével a térsebesség, az átalakítás általában csökken, de akkor növeli az intenzitást a berendezés, azaz a. E. Növeli a kívánt terméket előállított egységnyi térfogatú katalizátor egységnyi idő. Ez annak köszönhető, hogy az a tény, hogy a növekedés az áramlási sebesség a reakcióelegy messze egyensúlyi és a hajtóerő ΔS nagy.
Például, az adatok a befolyása a térsebesség az arány a katalitikus ammónia szintézis folyamat
Az intenzitás a katalizátort kifejezve a következő egyenlettel

ahol G - a katalizátor termelékenysége, kg m -3 h -1;
z - móltörtje a kívánt termék a gáz-halmazállapotú keverék;
S - térsebesség, h -1;
ρ - sűrűsége a reagens, normál körülmények között, kg / m 3.
a katalizátor-mérgezés - egy részleges aktivitás veszteséget eredményeként kis mennyiségű ismert anyag kontakt mérgek. Ez okozza a kémiai kölcsönhatás a katalizátorméreg a kialakulását katalitikusan inaktív vegyületek.
Mérgezés lehet visszafordítható és visszafordíthatatlan. Amikor reverzibilis mérgezés a katalizátor aktivitása csökken csak a jelenléte a méreg a bejövő keverék. A felvételkor a tiszta keveréket a katalizátorméreg vegyületek elbomlanak, adszorbeált méreg elpárologtatják, és ledesztilláljuk együtt a reakciótermékeket.
Visszafordíthatatlan mérgezés állandó. Mérgezett a katalizátort kell cserélni egy új vagy regenerált régi. A legtöbb érzékeny a mérgek fém katalizátorok, különösen nemes fémek. A platina-katalizátort használjuk az oxidációs folyamatok mérgek H2 S, arzénvegyületek, fémionok Pb + 2. Cu ++. Sn +. Fe +. Méreg által hidrogénező katalizátorok közé tartoznak a H2-S, PH3. NH3. O2.
A katalizátor aktivitása csökkenhet szinterelés közben (felszíni csökken), a lerakódást a szennyeződések a felszínükön, mint például a koksz.