ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Цеолиты из "Массопередача в гетерогенном катализе" Наиболее широко применяемым носителем является окись алюминия. Она инертна по отношению к большинству реагентов, структура ее стабильна до относительно высоких температур. Известны различные формы ее удельной поверхностью от 1 до 300 м /г. [c.35] Другой широко распространенный носитель — силикагель используется в виде гранул или порошка удельной поверхностью до 800 м /г. Катализаторы на основе силикагеля могут быть приготовлены из порошкообразного силикагеля, гидрогеля, коллоидальной окисн кремния или гидрогеля, полученного осаждением. [c.35] В качестве порошкообразного носителя используют диатомитовую землю (кизельгур), представляющую собой природную окись кремния удельной поверхностью около 50 мVг. [c.35] В качестве носителей для катализаторов органических реакций, в частности в реакторах с суспендированным катализатором, используются активированные угли. Пористый углерод в инертных средах стабилен до температур, превышающих 1000 С некоторые его формы имеют паивысшую удельную поверхность, достигающую 1300 м /г. [c.35] Для высокотемпературных реакций может оказаться необходимым огнеупорный носитель, имеюшдй высокую стабильность и механическую прочность. Такими носителями являются главным образом различные формы окиси кремния и окиси алюминия, полученные плавлением при температуре до 2000 °С в электрических печах. Продукт плавления размалывают из порошка формуют гранулы неправильной формы или сферы, кольца, цилиндры и т. и., которые затем обжигают в печи при температуре около 1400 °С. Готовый носитель имеет удельную поверхность менее 1 м /г и преобладающий размер пор 20—100 мкм. Использование таких носителей целесообразно и в тех случаях, когда высокая скорость реакции на единицу массы катализатора менее существенна по сравнению с такими факторами, как затраты на катализатор или если целевым продуктом реакции является промежуточное соединение. В последнем случае необходимо устранить тонкие поры и тем повысить селективность реакции. [c.35] Основным достижением последних лет в технологии процессов крекинга и гидрокрекинга явилось широкое использование цеолитов в качестве катализаторов. [c.35] Цеолиты представляют собой гидратированные алюмосиликаты с хорошо сформированной кристаллической структурой. При дегидратации они переходят в структуры, состоящие из идеальных кристаллов, имеющие однородную пористость. Минимальный диаметр пор составляет от 3-10 1 до 10-10 0м (3—10 А) в зависимости от тииа цеолита и типа присутствуюшдх в нем катионов. [c.35] Структура цеолитов представлена трехмерной решеткой, образованной тетраэдрами 8104 и А1О4 атомы алюминия или кремния расположены в центрах тетраэдров. В связях между соседними тетраэдрами присутствует атом кислорода. В цеолитах в разных соотношениях могут присутствовать тетраэдры двух различных типов. Способ их соединения друг с другом также может быть различным. [c.35] Здесь через Ме обозначен катион, имеющий валентность ге X и У, значения которых больше едишщы, зависят от типа цеолита. Присутствие катиона в структуре цеолита обусловлено тем, что каждый тетраэдр окиси алюминия, находящийся в решетке, имеет общий электрический заряд, равный —1. Поэтому для получения электрически нейтральной системы необходимо присутствие катиона. [c.36] Так как размеры иор цеолитов близки к размерам молекул многих соединений, то цеолиты позволяют вести селективную адсорбцию. Эта их особенность основана на том, что молекулы, размеры или форма которых не позволяют им проникнуть в поры, не могут быть усвоены цеолитом. Отсюда и произошел термин молекулярные сита . В процессах разделения цеолиты используются уже более десятилетия. [c.36] Для достижения высокой активности в реакциях, протекающих на кислотных катализаторах (например, крекинг), катион натрия, содержащийся в исходных цеолитах, должен быть замещен катионами редкоземельных элементов или водорода при этом образуются кислотные центры. [c.36] Для катализа представляют интерес главным образом цеолиты с относительно крупными порами. Самые крупные поры обнаруживаются в цеолитах типа фожазита. Для них характерна трехмерная структура пустот, связанных между собой каналами несколько меньших размеров. Цеолиты типов 13Х и 10Х представляют собой соответственно натриевую и кальциевую формы синтетического цеолита. Они имеют структуру, аналогичную структуре природного фожазита, и атомное отношение 81 Л1 около 1 / . Структура цеолита типа У также подобна структуре природного фожазита, но отношение 81 А1 у него составляет около 2 / . Цеолиты как типа X, так и типа У могут быть приготовлены только при определенных значениях указанного отношения. В натриевой орме цеолитов X и У пустоты имеют диаметр около 16-10 о м (16 А), а связывающие каналы около 10 107 0 м (10 Л). В цеолите 10 X последние имеют диаметр около 8-10 10 м (8 А). [c.36] Несколько менее крупные поры обнаруживаются в мордените, который имеет двухмерную структуру пор, представляющих собой слегка эллиптические прямые каналы. Большой и малый диаметры их равны соответственно Т-Ю К м (7 А) и 6-10 1 м (6 А) для натриевой формы поры полностью изолированы друг от друга. [c.36] Еще более мелкопористыми являются синтетические цеолиты 4 А и 5 А, которые представляют собой натриевую и кальциевую форгш типа А с порами диаметром соответственно 4-10 1 м (4 А) и З-Ю м (5 А). [c.36] Структура цеолитов подробно описана в книге Хирша [145], в обзоре Брека [45] и в материалах недавнего симпозиума [45]. [c.36] Синтетические цеолиты типа фожазита обычно производят в форме кристаллов размером около 1 мкм. При использовании их в составе катализаторов крекинга или гидрокрекинга в алюмосиликат обычно вводят 5—15% цеолита. Для увеличения сопротивления истиранию добавляется порошкообразная -А120д, и полученная смесь формуется в виде шариков или частиц другой формы. [c.36] Вернуться к основной статье