Өнөр жайдын тез өсүшүнө байланыштуу каталитикалык реакциялар химиялык өндүрүштө, машина курууда жана металлургияда барган сайын көбүрөөк суроо-талапка ээ болууда. Катализаторлорду колдонуунун аркасында төмөнкү сорттогу сырьёну баалуу продукцияга айландыруу мүмкүн.
Маанилүү
Катализдик реакциялар колдонулган агенттердин ар түрдүүлүгү менен айырмаланат. Органикалык синтезде алар дегидрогендөө, гидрогендөө, гидратация, кычкылдануу жана полимерлөө процесстеринин олуттуу тездешине салым кошот. Катализатор чийки затты даяр продукцияга: булаларга, дарыларга, химиялык заттарга, жер семирткичтерге, күйүүчү майларга, пластмассага айландырган "философиялык таш" деп эсептесе болот.
Катализдик реакциялар көптөгөн продуктуларды алууга мүмкүндүк берет, ансыз кадимки жашоо жана адамдын иш-аракети мүмкүн эмес.
Катализ процесстерди тездетүүгө мүмкүндүк беретмиңдеген жана миллиондогон жолу, ошондуктан ал учурда ар кандай химиялык өнөр жайлардын 91% колдонулат.
Кызыктуу фактылар
Көптөгөн заманбап өнөр жай процесстери, мисалы, күкүрт кислотасынын синтези катализатордун жардамы менен гана жүргүзүлүшү мүмкүн. Катализаторлордун көп түрдүүлүгү автомобиль өнөр жайы үчүн мотор майларын түзүүнү камсыз кылат. 1900-жылы өнөр жайлык масштабда биринчи жолу өсүмдүк сырьесунан маргаринди каталитикалык синтездөө (гидрогендөө жолу менен) ишке ашырылган.
1920-жылдан бери була жана пластмасса өндүрүүдө каталитикалык реакциялар үчүн механизм иштелип чыккан. Эфирлердин, олефиндердин, карбон кислоталарынын, ошондой эле полимердик кошулмаларды өндүрүү үчүн башка баштапкы материалдардын каталитикалык өндүрүшү маанилүү окуя болду.
Мунай иштетүү
Өткөн кылымдын ортосунан тарта нефтини кайра иштетүүдө каталитикалык реакциялар колдонула баштаган. Бул баалуу жаратылыш ресурсун иштетүү бир эле учурда бир нече каталитикалык процесстерди камтыйт:
- реформалоо;
- крекинг;
- гидросульфонация;
- полимеризация;
- hydrocracking;
- алкилдөө.
Өткөн кылымдын аягынан баштап атмосферага газдардын бөлүнүп чыгышын азайтуу үчүн катализаторду иштеп чыгуу мүмкүн болду.
Бир нече Нобель сыйлыктары катализ жана ага тиешелүү тармактардагы иштери үчүн ыйгарылды.
Практикалык актуалдуу
Катализдик реакция - тездеткичтерди (катализаторлорду) колдонууну камтыган ар кандай процесс. Мындай өз ара аракеттешүүлөрдүн практикалык маанисин баалоо үчүн азот жана анын бирикмелери менен байланышкан реакцияларды мисал катары келтирүүгө болот. Бул сумма табиятта өтө чектелген болгондуктан, синтетикалык аммиакты колдонбостон тамак-аш протеининин жаралышы абдан көйгөйлүү. Маселе Хабер-Бош каталитикалык процессин иштеп чыгуу менен чечилди. Катализаторлорду колдонуу тынымсыз кеңейүүдө, бул көптөгөн технологиялардын эффективдүүлүгүн жогорулатууга мүмкүндүк берет.
Аммиак өндүрүү
Келгиле, кээ бир каталитикалык реакцияларды карап көрөлү. Кеңири таралган тармактардын негизинде органикалык эмес химиядан мисалдар келтирилген. Аммиактын синтези – бул газ түрүндөгү заттын көлөмүнүн азайышы менен мүнөздөлүүчү, экзотермиялык, кайтуучу реакция. Процесс катализатордо жүрөт, ал алюминий оксиди, кальций, калий, кремний кошулган тешиктүү темир. Мындай катализатор 650-830К температура диапазонунда активдүү жана туруктуу.
Кайтарымсыз түрдө ага күкүрт кошулмаларын, өзгөчө көмүртек кычкылы (СО) жөнөтөт. Акыркы бир нече ондогон жылдар ичинде инновациялык технологияларды киргизүүнүн аркасында басым кыйла төмөндөдү. Мисалы, басым индикаторун 8106 - 15106 Па чейин төмөндөтүүгө мүмкүндүк берген конвертер жасалган.
Алдыңкы схеманы модернизациялоо андагы каталитикалык ууларды - күкүрт кошулмаларын,хлор. Катализаторго болгон талаптар да бир топ жогорулады. Эгерде мурда ал темир оксиддерин эритүү (масштаб), магний жана кальций оксиддерин кошуу менен өндүрүлгөн болсо, азыр кобальт оксиди жаңы активатордун ролун ойнойт.
Аммиактын кычкылданышы
Катализдик жана каталитикалык эмес реакциялардын мүнөздөмөлөрү кандай? Аммиактын кычкылданышынын негизинде кээ бир заттардын кошулуусуна көз каранды болгон процесстердин мисалдарын кароого болот:
4NH3+ 5O2=4NO+ 6H2O.
Бул процесс болжол менен 800°C температурада, ошондой эле тандалма катализатордо мүмкүн. Өз ара аракеттенүүнү тездетүү үчүн платина жана анын марганец, темир, хром, кобальт менен эритмелери колдонулат. Азыркы учурда негизги өнөр жай катализатору родий жана палладий менен платинанын аралашмасы болуп саналат. Бул ыкма процесстин баасын олуттуу кыскартууга мүмкүндүк берди.
Суунун ажыроосу
Катализдик реакциялардын теңдемелерин эске алганда, суу электролизинин жолу менен газ түрүндөгү кычкылтек менен суутекти алуу реакциясын эске албай коюуга болбойт. Бул процесс олуттуу энергия чыгымдарын талап кылат, ошондуктан ал өнөр жай масштабында сейрек колдонулат.
Бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү болжол менен 5-10 нм (нанокластерлер) болгон металл платина мындай процесс үчүн оптималдуу тездеткич катары иштейт. Мындай затты киргизуу суунун ажыроосун 20-30 процентке тездетет. Башка артыкчылыктарга платина көмүртек кычкылы катализаторунун туруктуулугу кирет.
2010-жылыамерикалык окумуштуулар тобу суу электролиз үчүн энергия керектөөнү азайтат арзан катализатор алды. Алар никель менен бордун кошулмасы болуп калды, анын баасы платинадан кыйла төмөн. Бор-никель катализатору өнөр жайлык суутек өндүрүшүндө бааланган.
Алюминий йодидинин синтези
Алюминий порошокту йод менен аралаштырып бул тузду алыңыз. Химиялык реакцияны баштоо үчүн катализатор катары бир тамчы суу жетиштүү.
Биринчиден, алюминий оксиди пленкасы процесстин ылдамдаткычы катары иштейт. Йод сууда эрип, йоддук жана йод кислоталарынын аралашмасын түзөт. Кислота, өз кезегинде, химиялык процесс үчүн катализатор болуп, алюминий оксидинин пленкасын эритет.
Корытынды
Жыл сайын каталитикалык процесстерди азыркы кездеги енер жайдын ар турдуу тармактарында колдонуунун масштабдары кебейууде. Катализаторлор курчап турган чөйрөгө коркунучтуу заттарды нейтралдаштырууга мүмкүндүк берген суроо-талапка ээ. Кемурден жана газдан синтетикалык углеводороддорду алуу учун зарыл болгон бирикмелердин ролу да есууде. Жаңы технологиялар ар кандай заттардын өнөр жай өндүрүшүндөгү энергия чыгымдарын азайтууга жардам берет.
Катализдин аркасында полимердик бирикмелерди, баалуу касиеттери бар продукцияларды алууга, отунду электр энергиясына айландыруу технологияларын модернизациялоого, керектүү заттарды синтездөөгө болот.адамдын жашоосу жана ишмердүүлүгү.
