Takrorlash uchun savollar
1. Gidrogenlash jarayonida yog’ va moylarda qanday kimyoviy o’zgarishlar sodir
bo’ladi?
2. Gidrogenlash selektivligi nima? Uni boshqarishning qanday usullari mavjud?
3. Yog’larni gidrogenlash jarayonidagi izomerlanish jarayonini, uni salomas
sifatini shakllantirishdagi ahamiyatini va rostlash usullarini ko’rib chiqing.
Tayanch so’z va iboralar: yog’ kislotalari, izomer, selektivlik, trans izomer, yarim
gidrogenlangan kompleks.
191
16§. Yog’larni gidrogenlash katalizatorlari. Kukunsimon katalizatorlar
Gidrogenlash katalizatorlarini tanlash uslubini asoslashda muhim hisoblangan
kataliz nazariyalari bo’lib, bular: oraliq kimyoviy birikmalar nazariyasi, multiplet
nazariyasi va katalizning elektron nazariyalaridir[110, 112].
Aftidan, katalitik hodisalarning murakkabligi va o’zaro ziddiyatlarga egaligi
sababli hozirgi vaqtgacha yog’larni gidrogenlash mexanizmini to’liq izohlab
beruvchi universal geterogen kataliz nazariyasi mavjud emas.
Alohida bir katalitik reaksiyalarga qo’llanilayotgan mavjud nazariyalar boshqa
katalitik reaksiyalarga mos kelmaydi yoki inkor etadi. Biroq, yagona universal
nazariyaning yo’qligiga qaramay, xar bir nazariya katalitik jarayon mexanizmining
alohida bir tomonini yoritib beradi, barcha nazariyalar esa birgalikda postulat
darajasidagi bir necha qoidalarni yuzaga kelishiga zamin yaratdi.
Yog’larni gidrogenlashdagi geterogen kataliz va katalizatorlarni tayyorlash
tadqiqotlarning predmeti hisoblanadi, yog’larni katalitik gidrogenlash texnologiyasi
esa, ko’plab mualliflar[110, 112]ning tadqiqotlari va texnologik ishlanmalariga
asoslanadi.
Sanoatda qo’llanadigan katalizatorlar hamma jihatdan samarali bo’lishi kerak,
jumladan:
1. Yuqori aktivlikka, ya’ni gidrogenlash reaksiyasining aktivlanish
energiyasini yetarli miqdorda pasaytirish xususiyatiga ega bo’lishi;
2. Gidrogenlash prosessi tezligini belgilovchi optimal ish unumdorligiga ega
bo’lishi;
3. Gidrogenlash prosessini keskin tezlata olishi va reaksiya davomida hosil
bo’ladigan organik mahsulotlar miqdoriga ma’lum darajada ta’sir ko’rsatib, ikkinchi
darajadagi mahsulotlarni mumkin qadar kam miqdorda hosil bo’lishi;
4. Kukunsimon katalizator zarralarining optimal o’lchamlarga ega bo’lishi,
bunda tayyor salomasdan katalizatorni oson va to’la ajratib olish, hamda uning
aktivligini uzщq vaqt saqlab qolish mumkin bo’ladi. Katalizatorlar uchun zarur
bo’lgan yuqoridagi xossalar uning tarkibi, tayyorlanish usullari va rejimlariga
192
bog’liq. Shu sababli, bitta metaldan tayyorlangan katalizator har xil aktivlikka,
selektivlikka ega bo’lishi mumkin.
Fanga ma’lum bo’lgan ma’lumotlar va ilmiy farazlar S. Z. Roginskiy
tomonidan yaratilgan katalizator tayyorlash nazariyasida rivojlantirilgan.
Katalizator birlamchi moddalarning suvdagi eritmalari o’zaro ta’siri natijasida
cho’kma hosil bo’lgach, uni vodorod bilan qaytarish yo’li bilan olinadi.
Yuqori sirtga ega bo’lgan katalizator olish uchun bunday cho’kmalar mumkin qadar
nozik disperslangan - kukunlangan bo’lishi kerak. Buning uchun amorf yoki mayda
kristall strukturaga ega bo’lgan loyqa /gel/ yoki loyqasimon massa ko’rinishidagi
cho’kma hosil qilinadi.
Bunday cho’kmalar tarkibida ko’p miqdorda suv bo’ladi. Shu sababli ularga
navbvtdagi ishlov berishdan oldin tarkibidagi suvni yo’qotish lozim. Bu jarayon -
quritishni shunday olib borish kerakki, suvning bug’lanib chiqishi sababli hosil
bo’ladigan mikrog’ovakchalar /mikroporы/ hisobiga quritilgan moddada maksimal
sirt hosil bo’lsin. Loyqasimon cho’kmalarda suvning anchagina qismi mustahkam
bog’langan bo’ladi, uni yo’qotish faqat yuqori temperaturada olib borilishi mumkin.
qattiq qizdirish esa moddaning kuyishiga /spekaniye/ va rekristallanishiga sabab
bo’lishi mumkin. Natijada cho’kmaning solishtirma sirti keskin kamayishi mumkin.
Shunday qilib, cho’kmani quritishda ikkita prosess raqobatda bo’ladi: 1)
g’ovakchalar hosil qiladigan va solishtirma sirtning ortishiga sabab bo’ladigan suvni
bug’latish jarayoni, va 2) solishtirma sirtning kamayishiga olib keladigan kuyish
/spekaniye/ va rekristsllanish jarayoni. Odatda bunday cho’kmalarni past
temperaturada zudlik bilan quritishga erishish kerak.
Loyqasimon cho’kmalar o’zi bilan birga begona tuzlarni ko’p miqdorda olib
ketishi va o’zida ushlab turish xossasiga egadir. Shu sababli, cho’kmani suv bilan
yuvib bunday tuzlarni yo’qotish /udaleniye/ juda murakkabdir. Vaholanki, bunday
tuzlar quritilgan cho’kmaning undan olinadigan katalizatorning xossalariga salbiy
ta’sir ko’rsatishi mumkin.
Cho’kmalar ushlab qoladigan begona tuzlarning miqdori ko’pincha
cho’kmalarning hosil bo’lish sharoitlariga bog’liqdir. Shuning uchun katalizator
193
cho’kmalari hosil bo’lish sharoitlarining doimiy ir xil bo’lishini aniq ko’llanmalar
/instruksiya/ bo’yicha ta’minlash kerak. Lekin ishlab chiqarish sharoitida bunga har
vaqt ham erishib bo’lmaydi, bu hol esa, tayyorlangan katalizator aktivligining
doimiy bo’lmasligiga sabab bo’lsa kerak.
Katalizator olish maqsadida quritilgan cho’kmalar holati bir qator
o’zgarishlarga beriladi, natijada aktiv holatdagi metall hosil bo’ladi. Bunday
o’zgarishlar qattiq fazada kechadi. Bunga nikel /osnovnoy uglekislыy nikel/
vodorod atmosferasida qizdirib nikelli katalizator tayyorlash misol bo’la oladi. Bu
holda prosess ikkita fazada kechishi mumkin:
NiO
2
· 2CO
2
·5H
2
O = 5NiO+2CO
2
+5H
2
O;
NiO+H
2
=Ni+H
2
O.
Bunday hollarda olinadigan katalizatorning kukundorligi /dispersnost/
cho’kindi moddaning tarkibi va xossalariga, ularning kukundorlik /dispersnost/
darajasiga ko’p jihatdan bog’liq bo’ladi. Lekin prosessda qattiq fazada kechadigan
va natijada katalizator hosil buladigan reaksiyalar sharoiti va ularning tezligi muxim
rolni o’ynaydi. Aktiv katalizator olish uchun cho’kindilarga ishlov berishni ishlov
jarayonida kechadigan reaksiyalarni o’ta tuyintirishni ta’minlay oladigan
sharoitlarda olib borish kerak. Atomar yoki molekulyar sistemalarda erkin /ozod/
energiyaning minimumiga erishilganda, bunday sistamalar o’ta tuyingan deyiladi.
Shunga muvofiq, reaksiya natijasida o’ta to’yingan sistemalar hosil bo’lsa bunday
reaksiyalar o’ta tuyingan reaksiyalar deb ataladi.
Ozod energiya ortiqcha bo’lganligi sababli o’ta to’yingan sistemalar
beqarordir. Ortiqcha ozod energiyaning ajralib chiqishi bilan bog’lik bulgan
o’zgarishlarga duchor bo’lgach, bunday sistemalar barqarorlik holatga o’tadi.
Sistema energetik o’ta to’yingan holatdan, kam ozod energiya zapasiga ega
bo’lgan barqarorlik holatga o’tish prosessining xarakteriga qarab, o’ta
to’yinganlikning bir nechta tiplarini kurish mumkin.
har qanday dispers sistema, masalan poroshoklar/kukunlar/, g’ovakli va
polikristallik jismlar ortiqcha energiyaga ega bo’ladilar. Kukundorlik /dispersnost/
darajasi qanchalik katta bo’lsa, bu ortiqcha energiya shunchalik ko’p bo’ladi, chunki
194
sitemaning yuqori solishtirma sirti sirt energiyasining ko’payishini belgilaydi.
Bunday o’ta to’yinganlik dispers o’ta to’yinganlikdir. Kristall panjaraning щzщd
energiyaning minimumiga muvofiq keladigan to’g’ri strukturasidan har qanday
chetga og’ish sistema energiyasining ortishiga olib keladi. Bunday chetga og’ishlar
har xil bo’lishi mumkin, misol uchun amorf strukturalar panjara parametrlarining
normal o’lchovlaridan chetga chiqishi, panjaradagi bo’shab qolgan bog’lamalar
/uzlы/, panjaraga kirib qolgan begona atomlar va h. k.
Sistemaning to’g’ri kristallik strukturadan chetga og’ish bilan bog’liq bo’lgan
energetik jihatdan o’ta to’yinganligi strukturaviy o’ta to’yinganlik deyiladi.
Strukturaviy o’ta to’yinganlik katalizator aktivligi uchun muhim ahamiyatga ega.
Energetik o’ta to’yinmagan jismlar - sistemalar ko’pgina hollarda sezilarli
katalitik aktivlikka ega bo’lmaydilar, va aksincha. Shu bilan bir vaqtda yaxshi
katalizatorlar dispers o’ta to’yinganlikka ham ega bo’lishi kerak, chunki ular mayda
/poroshki/ kukunlar, serg’ovak jismlar yoki mayda kristallik moddalardir. Bunda
nozik dispers holidagi moddalar kristallik strukturasidagi buzilishlar sonining
ko’pligi bilan ham ajralib turadi, ya’ni strukturaviy o’ta tuyinganlikka ega bo’ladi.
Katalizatorning aktivligi uni hosil qiladigan reaksiyaning tezligiga ham
bog’liqdir. Tezlik qanchalik katta bo’lsa, katalizatorning aktivligi ham shunchalik
yuqori bo’ladi. Shuning uchun ham bir qancha hollarda katalizatorlarni tayyorlash
nisbatan yuqori temperaturalarda olib boriladi. Ammo shu narsani nazarda tutish
kerakki, katalizator hosil bo’lish jarayonida temperaturani oshirish katalizator
kristallik strukturasining tartibga tushish,rekristallizasiyasi va kuyish /spekaniye/
prosesslarini sezilarli tezlatgan vaqtgacha foydalidir. Yuqoridagi prosesslarning
katalizator aktivligiga xavf solishi mumkin bo’lgan vaktdagi temperatura uning
tarkibiga kiruvchi metallning suyuqlanish temperaturasiga bog’liqdir. Yuqorida
ko’rsatilgan prosesslar aniq namoyon bo’ladigan kritik temperatura, metall
suyuqlanish temperaturasining (Kelvin gradusi bo’yicha) 40% va undan ko’p
miqdoriga to’gri keladi. Maksimal temperatura odatda tajriba yo’li bilan aniqlanadi.
Katalizator hosil bo’lishiga olib keladigan reaksiyaning o’ta to’yinganligi
kristallik panjarada kuchlanishlar paydo bo’lishiga, ideal holatdan chetga chiqishga,
195
unda begona moddalarning ushlanib qolishi kabi hollarning mumkin bo’ltshtga ta’sir
qiladi.
| 