1. Definícia a základné charakteristiky katalyzátorov
Katalyzátor je látka, ktorá mení rýchlosť chemickej reakcie interakciou s reaktantmi bez toho, aby došlo k posunu chemickej rovnováhy alebo zmene konečných reakčných produktov. Po dokončení reakcie si katalyzátor zachová svoju celkovú hmotnosť, chemické zloženie a chemické vlastnosti, pričom jeho fyzikálne vlastnosti sa môžu zmeniť.
2. Hlavné ukazovatele výkonnosti priemyselných katalyzátorov
Priemyselné katalyzátory musia spĺňať komplexné požiadavky na výkon:
①Vysoká katalytická aktivita a vynikajúca cieľová selektivita na dosiahnutie účinnej konverzie suroviny a potlačenie vedľajších reakcií
②Vynikajúca stabilita aktivity s minimálnym znížením výkonu počas-dlhodobej prevádzky
③Priaznivé fyzikálne štruktúry vrátane špecifického povrchu, veľkosti pórov a objemu pórov
④ Robustná mechanická pevnosť s kvalifikovanou odolnosťou proti stlačeniu a odolnosťou proti oderu
⑤ Jednotná veľkosť častíc, distribúcia veľkosti častíc a morfológia zodpovedajúca zaťaženiu reaktora a prevádzkovým podmienkam kvapalín
3. Selektivita a stabilita katalyzátorov
-
Selektivita
Katalyzátor v podstate drasticky znižuje aktivačnú energiu hlavnej reakcie, pričom má slabší redukčný účinok na aktivačnú energiu vedľajších reakcií. Riadia sa tromi kľúčovými faktormi: vnútorná selektivita určená reakčným mechanizmom, difúzna selektivita odvodená od štruktúry pórov katalyzátora a selektivita procesu ovplyvnená prevádzkovými parametrami, ako je teplota, tlak a priestorová rýchlosť.
-
Stabilita
Pre prevádzku katalyzátora s dlhým{0}}cyklom je rozhodujúca stabilita, ktorá zahŕňa tepelnú stabilitu, chemickú stabilitu, odolnosť voči koksovaniu, mechanickú stabilitu a odolnosť voči jedom. Tieto vlastnosti umožňujú katalyzátoru odolávať vysokým teplotám, chemickému poškodeniu, usadzovaniu koksu, mechanickému oderu a erózii toxickými nečistotami v surovine.
4. Spoločné priemyselné katalytické reaktory
V priemysle sa široko používajú tri hlavné typy katalytických reaktorov:
· Reaktor s{0}}pevným lôžkom: Jednoduchá konštrukcia so stacionárnou náplňou katalyzátora, široko používaná pre reakcie plynu-v tuhom prostredí, ako je syntéza amoniaku, odsírenie spalín a konverzia uhľovodíkov.
· Fluidný-reaktor: Častice katalyzátora sú suspendované a fluidizované procesnou tekutinou, čím sa zabezpečuje rovnomerný prenos hmoty a tepla, čo je ideálne pre systémy rýchlej reakcie.
· Pohyblivý-lôžkový reaktor: Umožňuje nepretržitý pohyb a regeneráciu katalyzátorov, vhodné pre priemyselné procesy vyžadujúce neprerušovanú obnovu katalyzátora a dlhodobú- kontinuálnu výrobu.