1. Definicija in osnovne značilnosti katalizatorjev
Katalizator je snov, ki spremeni hitrost kemijske reakcije z interakcijo z reaktanti, ne da bi pri tem spremenila kemijsko ravnovesje ali spremenila končne produkte reakcije. Po končani reakciji katalizator ohrani skupno maso, kemično sestavo in kemične lastnosti, medtem ko se njegove fizikalne lastnosti lahko spremenijo.
2. Osnovni kazalniki uspešnosti industrijskih katalizatorjev
Industrijski katalizatorji morajo izpolnjevati celovite zahteve glede delovanja:
①Visoka katalitična aktivnost in odlična ciljna selektivnost za doseganje učinkovite pretvorbe surovine in zatiranje stranskih reakcij
②Izjemna stabilnost dejavnosti z minimalnim poslabšanjem zmogljivosti med dolgotrajnim-delovanjem
③Ugodne fizične strukture, vključno s specifično površino, velikostjo in prostornino por
④ Robustna mehanska trdnost s kvalificirano odpornostjo na stiskanje in odpornostjo proti obrabi
⑤Enotna velikost delcev, porazdelitev velikosti delcev in morfologija, ki se ujemajo z obremenitvijo reaktorja in pogoji delovanja tekočine
3. Selektivnost in stabilnost katalizatorjev
-
Selektivnost
V bistvu katalizator drastično zmanjša aktivacijsko energijo glavne reakcije, hkrati pa ima šibkejši redukcijski učinek na aktivacijsko energijo stranskih reakcij. Uravnavajo ga trije ključni dejavniki: intrinzična selektivnost, ki jo določa reakcijski mehanizem, selektivnost difuzije, ki izhaja iz strukture por katalizatorja, in selektivnost postopka, na katero vplivajo delovni parametri, kot so temperatura, tlak in prostorska hitrost.
-
Stabilnost
Stabilnost je ključnega pomena za dolgo{0}}delovanje katalizatorja, ki vključuje toplotno stabilnost, kemično stabilnost, odpornost na koksanje, mehansko stabilnost in odpornost na strupe. Te lastnosti omogočajo katalizatorju, da vzdrži visoke temperature, kemično poslabšanje, odlaganje koksa, mehansko abrazijo in erozijo zaradi strupenih nečistoč v surovini.
4. Običajni industrijski katalitični reaktorji
V industriji se široko uporabljajo tri glavne vrste katalitskih reaktorjev:
· Reaktor-s fiksno posteljo: Enostavna struktura s stacionarno embalažo katalizatorja, široko uporabljena za plin-trdne reakcije, kot je sinteza amoniaka, razžveplanje dimnih plinov in pretvorba ogljikovodikov.
· Reaktor z zvrtinčeno{0}}plastjo: delci katalizatorja so suspendirani in fluidizirani s procesno tekočino, kar zagotavlja enoten prenos mase in toplote, kar je idealno za sisteme s hitro reakcijo.
· Reaktor s-premično posteljo: Omogoča neprekinjeno gibanje in regeneracijo katalizatorjev, primerno za industrijske procese, ki zahtevajo neprekinjeno obnavljanje katalizatorjev in dolgo{0}}trajno neprekinjeno proizvodnjo.