Лекция 2 История катализа. Понятие «катализ». Катализ в нефтепереработке: общая информация Лектор – к.т.н., доцент кафедры ХТТ Юрьев Е.М. Промышленный катализ и моделирование химических производств

Катализаторы и каталитические технологии структурообразующий базис химической промышленности и смежных отраслей экономики России Решаемые задачи: Качество продукции Сырьевые ресурсы Энергозатраты Экология Производство продукции с высокой добавленной стоимостью катализаторы КАТАЛИЗ производство химической продукции и жидких топлив (90 % всех производств) энергетика металлургия экология фармацевтика пищепром каталитические технологии Вклад каталитических технологий в материальную составляющую ВВП: России – 12–15 % США – 35 % Объем производимой с помощью катализаторов продукции в мире – 3 трлн. $

История катализа 1480 г. (1552 г.) - алхимики «купоросное масло» – серная кислота И.И. Бехер (17 век) «маслородный газ» - этилен «масло» - олигомеры этилена К.Шееле (18 век) фруктовая эссенция - этилацетат

История катализа Н.Клеман, Ш.Дезорм (1806 г.) Оксиды азота – агенты, способные окисляться кислородом воздуха и передавать кислород сернистому газу

История катализа К.Кирхгоф (1811 г.) Работы Клемана, Дезорма и Кирхгофа инициировали поиск таких уникальных веществ. За 20 лет было найдено множество реакций: Так было положено начало химии платины как катализатора.

История катализа 20 век: -20-е гг. – окисление SO 2 на V 2 O 5 -Al 2 O 3 – замена Pt – прорыв в каталитической химической технологии г. – синтез аммиака (Габер, Бош, Митташ) – К; МПа; Fe, K, Al; - азотная промышленность г. – синтез метанола на Cr-катализаторах при 700 К (Пихлер) -50-е гг. – риформинг - синтез высокооктановой ароматики на Pt -50-е гг. – синтез водорода на Fe-катализаторах паровой конверсией CO при 670 К – синтезы на основе водорода: синтез метанола, синтез Фишера-Тропша, гидропроцессы. -50-е гг. – синтез водорода на Cu-катализаторах паровой конверсией CO при 450 К.

Определения катализа Э. Митчерлих (1833 г.): Ввел понятие «контактные реакции» - ок. 100 % известных на то время катализаторов было твердыми. Й. Берцелиус (1835 г.) Ввел термин «катализ» (с греч. «разрушение») – подавляющее большинство реакций было реакциями разложения.

Особенности определения катализа Не только ускорение химических реакций, а и их возбуждение Окисление этилена: все реакции ТМД возможны Только с кат-ром °С (с кат-ром при 100 °С) 1. Катализ может быть использован для ускорения всех ТМД возможных химических реакций в данной системе.

Особенности определения катализа 2. В процессе катализа необходимым условием является промежуточное химическое взаимодействие катализаторов с реагирующими веществами. Катализ – явление химическое Теоретически все вещества могут проявлять каталитические свойства, даже редкие и инертные (например, ксенон) и привычные бытовые химические соединения (например, вода). Но каталитические свойства всегда специфичны.

Особенности определения катализа

Современные каталитические процессы нефтепереработки XX в. До 1930-х гг. только (ректификация + термический крекинг). Французский инженер Гудри, изобретатель кат крекинга, в 1935 г.: «Еще пять лет назад о катализе в нефтепереработке не говорили ничего, а теперь ясно, что без катализа эта сфера немыслима». Каткрекинг – 1937 г. Риформинг – 1950 г. Гидроочистка – 1955 г.

Примеры носителей катализаторов

Эволюция процесса каталитического крекинга

Интенсивность некоторых современных каталитических процессов