Большая Советская Энциклопедия (КА) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 461

  Лит.: Баландин А. А., Мультиплетная теория катализа, ч, 1—2, М., 1963—64; Волькенштейн Ф. Ф., Электронная теория катализа на полупроводниках, М., 1960: Catalysis, ed. P. Н. Ernmett, v. 1—7, N. Y., 1954—60; Ашмор П.., Катализ и ингибирование химических реакций, пер. с англ., М., 1966; Томас Дж., Томас У., Гетерогенный катализ, пер. с англ.. М., 1969; Киперман С. Л., Введение в кинетику гетерогенных каталитических реакций, М., 1964; Боресков Г. К., Катализ в производстве серной кислоты, М. — Л., 1954; Крылов О. В., Катализ неметаллами, Л., 1967; Основы предвидения каталитического действия. Труды IV Международного конгресса по катализу, т. 1—2, М., 1970.

  Г. К. Боресков.

Изменение энергии реакционной системы вдоль пути реакции. А — исходное состояние; состояния, соответствующие образованию: В — промежуточного соединения, С — конечных продуктов, X1 , X'2 , Х"2 , X3 — активных комплексов.

Катализаторы

Катализа'торы, вещества, изменяющие скорость химических реакций посредством многократного промежуточного химического взаимодействия с участниками реакций и не входящие в состав конечных продуктов (см. Катализ ). К. повсеместно распространены в живой природе и широко используются в промышленности. Более 70% всех химических превращений веществ, а среди новых производств более 90% осуществляется с помощью К. Различные К., выпускаемые промышленностью, классифицируются по типу катализируемых реакций (кислотно-основные, окислительно-восстановительные); по группам каталитических процессов или особенностям их аппаратурно-технологического оформления (например, К. синтеза аммиака, крекинга нефтепродуктов, К. для использования в псевдоожиженном слое); по природе активного вещества (металлические, окисные, сульфидные, металлоорганические, комплексные и т.д.); по методам приготовления. Некоторые виды К., используемых в промышленности, приведены в табл. При помощи белковых К. — ферментов — осуществляется обмен веществ у всех живых организмов.

Некоторые промышленные катализаторы

Процессы и их особенности Катализаторы и их некоторые характеристики Крекинг нефтепродуктов   Синтетические аморфные и кристаллические (цеолиты) алюмосиликаты, в том числе с добавками окислов редкоземельных элементов.   системы с плотным движущимся слоем   Катализатор в форме шариков диаметром 3—6 мм   системы с псевдоожиженным слоем   Микросферический катализатор, размер частиц 0,08—0,2 мм Риформинг — получение высокооктановых бензинов и ароматических углеводородов   Платина (0,2—0,6%) на окиси алюминия с добавками хлора, фтора, редких металлов; цилиндрические гранулы или шарики размером 2—3 мм Конверсия природного газа и др. углеводо- родов с водяным паром для получения водорода   Никель (5—25%) на термостойком носителе (обычно на основе окиси алюминия); цилиндри- ческие гранулы, кольца и шары размером 10—20 мм Получение водорода из окиси углерода и водяного пара   Окисные железохромовые катализаторы (6—9% Cr2 O3 ); рабочая температура 350—500 °C, относительно устойчивы к действию сернистых соединений. Смеси окислов меди, цинка, алю- миния, железа и др.; рабочая температура 200—250 °С, остаточное содержание окиси угле- рода по сравнению с железохромовыми К. снижается с 1,5—2,5 до 0,2—0,3%; легко отрав- ляются серой и требуют тщательной очистки газа Синтез аммиака   Металлическое железо, промотированное окислами алюминия, кальция, калия и др. Окисление двуокиси серы в производстве серной кислоты   Ванадиевые катализаторы на носителях (обычно силикатных), активное вещество имеет состав V2 O5 mMe3 O. nSO3 (Ме—щелочной металл); цилиндрические и сферические гранулы, таблетки, кольца размером 5—12 мм Окисление аммиака в производстве азотной кислоты   Металлическая платина (сетка), сплавы платины с некоторыми металлами, реже катализато- ры на основе окислов (кобальта, висмута, железа) Окисление этилена в окись этилена   Серебро, пористое металлическое или на инертных носителях Окисление нафталина во фталевый ангид- рид   Пятиокись ванадия, плавленая или на носителях (промотированная сульфатами щелочных металлов) Синтез метилового спирта из окиси угле- рода и водорода   Окисные цинк-хромовые катализаторы: рабочая температура 375—400 °С, давление 20—30 Мн /м2 (200—300 кгс/см2 ). Катализаторы, содержащие медь; рабочая температура 250°C, давление 5 Мн /м м2 (50 кгс/см2 ) Синтез этилового спирта методом прямой гидратации этилена   Фосфорная кислота на кремнеземистом носителе Синтез ацетальдегида из ацетилена   гомогенный процесс Кучерова   Водный раствор сульфата ртути   гетерогенный процесс   Фосфаты кальция и кадмия Синтез ацетальдегида из этилена, гомо- генный процесс   Водный раствор хлоридов палладия и меди Дегидрирование бутана, изобутана, изо- пентана до олефинов и диолефинов (про- изводство мономеров для синтетического каучука)   Окисные алюмохромовые и железохромовые, кальций-никель-фосфатные и др. катализа- торы; часто используют в псевдоожиженном слое Гидрирование бензола в циклогексан (фе- нола в циклогексанол) в производстве капролактама   Никель (35—50%) на носителях. Для коксохимического бензола — сульфиды никеля, ко- бальта, молибдена, вольфрама; сульфидные катализаторы не отравляются серусодержащими соединениями Гидрирование жиров   суспендированный катализатор   Никелевые и никель-медные катализаторы в виде высокодисперсного порошка (черни) или на носителе   стационарный слой катализатора   Никель на носителях, сплавные или спечённые никелевые катализаторы Синтез винилхлорида из ацетилена   Хлорная ртуть (сулема) на активированном угле

  Важнейшим свойством К. является специфичность действия: каждая химическая реакция или группа однородных реакций может ускоряться только вполне определёнными К. Наиболее ярко специфичность К. проявляется в том, что они могут определять направление реакции— из одних и тех же исходных веществ в зависимости от вида К. образуются различные продукты. Например, из смеси окиси углерода и водорода в присутствии разных К. можно получить метан, смесь жидких углеводородов, высокомолекулярные твёрдые углеводороды, смеси кислородсодержащих соединений различного состава, метиловый или изобутиловый спирты и др. продукты. Мерой специфичности К. служит избирательность (селективность); её оценивают отношением скорости целевой реакции к общей скорости превращения исходных веществ в присутствии данного К. Другим важным показателем каталитических свойств веществ является каталитическая активность, выражаемая в виде разности скоростей одной и той же реакции, измеренных при прочих равных условиях в присутствии и в отсутствие К. Каталитическая активность относят к единице массы, объёма, концентрации или поверхности К. Активность, отнесённую к 1 м2 поверхности К., называют удельной каталитической активностью. Если без К. реакция практически не идёт, за меру активности принимают скорость реакции в определённых условиях, отнесённую к единице количества данного К. Из-за специфичности К. сравнивать каталитическую активность веществ можно только по отношению к одной и той же реакции. В прикладных исследованиях активность К. часто выражают в виде производительности — количества полученного продукта (или прореагировавшего вещества) в единицу времени на единицу объёма К., а избирательность — в виде выхода целевого продукта по отношению к теоретически возможному.