Каталізатори - важливі елементи багатьох промислових процесів

Каталізатори відіграють ключову роль у прискоренні хімічних реакцій, у зниженні потреб в енергії, контролі селективності.

Це перетворюючі агенти, незамінні складові численних промислових процесів, від виробництва добрив та хімікатів до створення чистих видів палива. В основі каталізу лежить здатність деяких речовин підвищувати ефективність хімічних реакцій, не витрачаються у процесі їхнього протікання. Каталізатори полегшують взаємодію та реакцію між молекулами та знижують енергію активації, яка необхідна для перетворення в бажаний кінцевий продукт Знижуючи енергетичні бар'єри, каталізатори значно збільшують швидкість реакції.

Застосування каталізаторів

Найважливішою властивістю каталізаторів є їх особлива специфічність: кожна хімічна реакція або група однорідних реакцій може прискорюватися тільки певними каталізуючими речовинами. Найбільш яскрава особливість каталізаторів проявляється у тому, що вони можуть визначати напрямок реакції. В залежності від виду хімічного інгредієнта з одних і тих самих вихідних речовин можна отримувати різні продукти. Наприклад, із суміші окису вуглецю та водню у присутності різних каталізуючих речовин є можливість добувати метан, суміш рідких вуглеводнів, високомолекулярні тверді вуглеводні, метиловий або ізобутиловий спирти.

Каталізатори у промислових процесах

Стрімке зростання промисловості неможливе без розробки та активного впровадження інноваційних хімічних та технологічних процесів. Каталізатори знаходять широке застосування у багатьох сферах виробництва. Так, з їх допомогою відбувається перетворення низькосортної сировини на корисні товари, такі як ліки, хімічні реактиви, пластмасу, добрива та інші цінні речовини.

У нафтопереробній та хімічній промисловості каталізатори відіграють важливу роль в оптимізації ефективності процесу та якості продукції. Наприклад, у нафтопереробці каталізатори використовуються для перетворення сирої нафти на бензин, дизельне паливо та інші цінні продукти. У виробництві добрив каталізатори необхідні для ефективного протікання процесу синтезу аміаку, ключового компонента азотних добрив. Промислові каталізаторидозволяють з високою точністю контролювати селективність реакції та чистоту продукту. Тому їх активно застосовують при виробництві полімерів, фармацевтичних препаратів та спеціальних хімікатів.

Класифікація

Існує декілька способів класифікації каталізаторів:

• За типом реакції: окисно- відновлювальні, кислотно-основні.
• За групою процесу: крекінг нафтопродукту, синтез аміаку.
• За природою активної смоли: окисні, металеві, комплексні, сульфідні.
• За методом виробництва.

Для виготовлення каталізаторів застосовують різні метали, включаючи дорогоцінні та кольорові сплави. Найбільш широке застосування знаходять: залізо, алюміній, платина, нікель, хром, кобальт, ванадій, золото, срібло. Промислові каталізатори бувають гомогенні та гетерогенні. Гомогенного типу взаємодіють із речовиною, з якою має пройти реакція, у загальній фазі. Гетерогенного типу створюють власну фазу, відокремлену від речовин, з якою вступають у реакцію. Застосування промислових каталізаторів дозволяє захистити довкілля від викидів шкідливих речовин у процесі виробництва та економити сировинні ресурси.

Гідрування

Каталітичні процеси зазвичай пов'язані з активацією молекул водню, які стимулюють хімічні реакції. Гідрування є основним процесом у переробці нафти, у виробництві рідкого палива з вугілля. За допомогою каталізаторів виконується гідрування рослинних олій, які широко використовують у харчовій промисловості для виробництва жирів, маргарину та інших харчових продуктів. У цьому процесі як каталізатор зазвичай застосовують дрібнодисперсний нікелевий порошок.

Кислотний каталізатор

Властивості каталізатора визначаються кислотністю основного компонента. Правильно підібраний кислотний параметр забезпечить необхідний рівень активності в процесах нафтопереробки та виробництві ароматичних вуглеводів та парафінів, при отриманні етилованого палива та бензину з високим октановим числом.