6 лекция катализ.дайындау

1.

2.

6 Лекция
Катализаторларды дайындаудың негізгі кезеңдері мен
әдістері
1. Бастапқы заттарды таңдау және дайындау
2. Катализаторларды алу әдістері (қысқаша сипаттама)
3. Катализаторлар мен тасымалдаушылардың түзілуі
4. Кептіру
5. Пассивация /активация/соңғы катализаторлар

3.

4.

Катализаторларды дайындаудың
негізгі кезеңдері мен әдістері
Өнеркәсіптік катализаторды дайындау әдісі
• Тиімді катализаторды қамтамасыз ету керек
• Қайталанатын нәтижелер беруі керек,
• Мүмкіндігінше қарапайым, және күрделі жабдықты қажет
етпеуі керек,
• Жақсы масштабтау керек
• Экономикалық тұрғыдан тиімді болуы керек
• Экологиялық таза болуы керек

5.

Катализаторларды дайындау көп сатылы процесс.
Бұл кезеңдер топтарға немесе «кезеңдерге» бөлінеді.
1-кезең: Бастапқы материалдарды таңдау және дайындау
2-кезең: берілген құрамы мен қасиеттері бар белсенді
компонентті кез келген әдіспен алу
3-кезең: катализатор массасын тауарлық етіп өңдеу
бұйым (бұйым) – қалыптау
4 кезең: кептіру
5-кезең: Соңғы катализаторды пассивациялау немесе
белсендіру
Катализатор синтезінің кезеңдерінің реті
кезеңдердің нөмірленуімен сәйкес келе бермейді,
3, 4 және/немесе 5-қадамдар болмауы мүмкін

6.

1-кезең
Бастапқы материалдарды таңдау және
дайындау

7.

Катализаторларды дайындауға арналған бастапқы
заттар (шикізат).
Шикізат түрлері:
тұздар, комплекстер, оксидтер, органоэлементтік қосылыстар, сілтілі
металдар силикаттары мен алюминаттар, зольдер, табиғи минералдар,
жасанды кеуекті минералды және полимерлі денелер (тасымалдаушылар),
газдар, бейорганикалық және органикалық еріткіштер және т.б.
Бастапқы материалдарды таңдау критерийлері:
болашақ катализатордың химиялық құрамы,
оның синтезінің физикалық және химиялық процестерінің
бүкіл жиынтығы;
құны мен тапшылығы
Бастапқы материалдарға қойылатын негізгі талаптар:
химиялық және фазалық құрамының тұрақтылығы;
дисперсті және гранулометриялық құрамның тұрақтылығы;
меншікті ылғалдылық
қоршаған ортаға зиянды шығарындыларға әкелетін компоненттердің
болмауы;
соңғы катализаторды ластайтын және оның қызмет ету мерзімін
қысқартатын қоспалардың болмауы

8.

Катализаторларды алу үшін бастапқы
материалдарды дайындау
дайындау түрлері:
- реттелетін ылғалдылыққа дейін кептіру,
- ұнтақтау және іріктеу (фракциялау),
- ерітінділер дайындау
- золды алу,
- қосымша тазалау және кондиционерлеу
катализатор синтезінің ерекшелігі таңдалған әдісіне, сондай-ақ
шикізаттың түрі мен сапасына байланысты.

9.

Ұнтақтау
Жабдықтар:
жақ, конустық, тісті орамды ұсақтағыштар және т.б.,
● ұсақтау әрекеті:
тегіс орамды ұсатқыштар, роликті сақиналы ұсатқыштар
диірмендер және т.б.
● абразивті-ұсақтау әрекеті:
жүгірушілер, ролик-табақ, доп-сақина
диірмендер және т.б.
● әсер ету әрекеті:
балғалы диірмендер, дезинтеграторлар, центрифугалар
бежные, барабанды және газ ағынды диірмендер және т.б.,
● соққыға қарсы және пышақтау әрекеті:
вибрациялық, планеталық, вибро-кавитациялық
(немесе коллоидты) диірмендер.
ЭНЕРГИЯ ҚАРҚЫНДЫЛЫҒЫ
● бөлу және бұзу әрекеті:

10.

Ұнтақтау
БӨЛІНУ
(кесек материал)
► Дөрекі - 100 мм-ге дейін:
(жақ, конустық және бұрандалы
ұсатқыштар)
► Орташа - 100 - 20 мм:
(орамды ұсақтағыштар, соққылы
ортадан тепкіш диірмендер)
► Кіші - 20 - 1 мм:
(роликті және тісті ұсатқыштар,
балғалы диірмендер, жүгіргіштер)
(ұсақ түйіршікті
материал)
► Грубый 1 - 0.1 мм
(дезинтеграторы, роторные и
валковые мельницы)
► Тонкий 100 - 1 мкм
(истиратели, струйные, вихревые,
вибрационные и шаровые мельн.)
► Сверхтонкий 1 - 0.1 мкм
(планетарные и коллоидные
мельницы)
Выбор дробильно-помольного оборудования определяется физическими
свойствами материала и требованиями, предъявляемыми к продуктам размола

11.

Примеры устройства механизмов для грубого дробления
загрузочный
бункер
загрузочный
бункер
воронка
основание
дробящий
конус
шатун
щеки
регулировочный
винт
корпус
наружная
броня
ведущий
дебаланс
ограничитель
амплитуды
ведомый
дебаланс
разгрузочный лоток
Щековая дробилка
Конусная дробилка
регулировочный
механизм
шнеки
блок пружин
валки
Шнековая дробилка
Валковая дробилка

12.

Примеры устройства механизмов для мелкого дробления
загрузочный
бункер
ротор
молоток
водило
катки
корпус
чаша
разгрузочная
решетка
привод
Молотковая мельница
загрузочный
бункер
скребки
Зубчатая дробилка
зубчатые
колёса
Бегуны

13.

Примеры устройства механизмов для помола
1,4 - оси
2,3 - диски с
пальцами
Дезинтегратор
загрузочный
бункер
воздух
загрузочный
бункер
1 – корпус,
2 – вибратор,
3 – опора,
5 – эл. двигатель,
7 – мелющие шары
8 – люк
инерционная
воздух
Струйная мельница на встречных потоках
вибрационная
Вибрационная мельница с внутренним вибратором

14.

Примеры устройства механизмов для тонкого помола
Шаровые мельницы:
загрузочный
бункер
простая
планетарная
неподвижный
диск
Истиратель
подвижный
диск
ударно-центробежная

15.

Примеры устройства механизмов для сверхтонкого помола
1 – корпус,
2 – лопасти
1 – корпус,
2 – ротор,
3 – отверстие для входа,
4 – отверстие для выхода,
5 – микрометрическ.винт,
6 – приводной шкив
Вихревая мельница
1 – корпус,
2 – вращающийся диск,
3 – пальцы диска,
4 – пальцы корпуса,
5 – отверстие для входа,
6 – отверстие для выхода
Коллоидные мельницы для мокрого помола

16.

Состояние растворенных предшественников и
протекание стадий синтеза катализаторов
Стадии растворения веществ и старения их растворов:
1. Разрушение кристаллической решетки растворяемых веществ
2. Гидратация ионов:
Mem+ + nH2O
[Me(H2O)n]m+
Al(H2O)63+, Cu(H2O)62+
3. Гидролиз аква- и ацидокомплексов:
[Me(H2O)n]m+ + kH2O
m
[MeXn]
gH2O
gX
[Me(H2O)n k(OH)k]m k + kH3O+
(m g)
[MeXn-g(H2O)g]
kH2O
kH3O+
[MeXn-g(H2O)g k(OH)k](m g k)
4. Полимеризация – образование полиядерных гидроксокомплексов (ПГК):
z[Me(H2O)n k(OH)k]m k
[Me(OH)k ]zzm zk + z(n-k)H2O
Скорость максимальна при заряде мономера m k = 0
Способ присоединения мономера оляция и/или оксоляция

17.

► Еріген қосылыстардың күйін анықтайтын факторлар:
- еріткіштің түрі
- металл катионы мен анионының табиғаты, олардың
концентрациясы,
- ортаның рН,
- электролит фонының құрамы;
- кейде - тотықсыздандырғыш қоспалардың болуы;
- температура,
- қартаю ұзақтығы
- кейде - жарықтандыру

18.

Примеры влияния состояния растворов предшественников
на свойства получаемых катализаторов
а) Влияние степени гидролиза и полимеризации
► Получение оксидов алюминия методом гидролитического осаждения
Al2(OH)2(H2O)4+
8
Al(H2O)63+
3+
Al7O2(OH)14(H2O)10
AlO(OH)
-Al2O3
7+
Al13O4(OH)24(H2O)12
Al(OH)3
-Al2O3
► Получение катализаторов Cu/цеолит-Y
методом ионного обмена
pH < 4
Пропиточный
Мономер
раствор
Сu2+
Активный
компонент
Сu2+ в
решетке
цеолита
4 < pH <9.5
Полимерные
ионы Сu2+
рН > 9.5
Мономер
Сu2+
Фаза CuO
Сu2+ в
решетке
цеолита
Зависимость атомной кат.активности (АКА) катализаторов Cu/Y
в реакции СО + О2 → СО2 от рН раствора их предшественников

19.

б) Влияние заряда иона в пропиточном растворе
► Получение нанесённых Pt катализаторов методом пропитки носителя
(сажа, Al2O3, SiO2) растворами комплексных ионов платины
Сорбируемость на носителе
Сажа
Al2O3
SiO2
Тип иона
[PtCl6]2
+
2+
+
+
[Pt(NH3)4]
+
Грубая дисперсность Pt
Высокая дисперсность Pt
Кислотность поверхности носителя
в) Влияние состава комплексов в пропиточном растворе
Свойства катализатора
Pt-Sn/ZnAl2O4
Фазовый состав активного
компонента
Активность в дегидрировании
изопропана
Состав наносимых Pt-Sn комплексов
[Pt(SnCl3)2Cl2]2
[Pt(SnCl3)5]3
Тв. р-р гцк Pt-Sn (8 ат.%Sn) Сплавы PtSn
+ сплав Pt3Sn
и PtSn2
Высокоактивен
Не активен

20.

қорытындылары
Еріген заттардың күйі олардан алынатын
катализаторлардың қасиеттеріне
айтарлықтай әсер етуі мүмкін.
катализаторлардың түзілу заңдылықтарын шешу үшін
ерітінділердің күйін зерттеуден, одан кейін оның соңғы
катализаторлардың қасиеттеріне әсер етуін анықтаудан
бастау керек.