Gidrogenlash katalizatorlarining aktivligi va ish unumdorligi.
Katalizatorning aktivligi va ish unumdorligi har xil bo’lishi mumkin. Avval
ko’rib o’tilganidek, bu ikkala parametr metallning tarkibiga, katalizator olish usuli
va rejimlariga bog’liq bo’ladi. Lekin boshqa faktorlar ham borki, ular ta’sirida
katalizatorning aktivligi va ish unumdorligi kamayishi yoki ortishi mumkin.
Katalizatorning aktivligining va ish unudorliging o’zgarishi uni tayyorlash
jarayonida o’zgarishi mumkin. Keyinchalik katalizator amalda qo’llanilayotgan va
hatto saqlanayotgan vaqtda ham bu hol yuz berishi mumkin. Aktivlikning o’zgarishi
har xil sabablar bilan boglik bo’lishi va har xil yo’nalishda kechishi mumkin.
Masalan, katalizator tayyorlash vaqtida tkmperaturani haddan tashqari yuqori
ko’tarish uning zarralarining kuyishiga va strukturasining rekristallanishiga olib
kelishi, natijada katalizatorning aktivligi va ish unumdorligi pasayishi mumkin.
Katalizator tayyorlash jarayonida yuqori temperaturani qo’llash lozim bo’lsa,
katalizatorni kuyishdan saqlash maqsadida uning tarkibiga eltuvchi /nositel/ deb
ataluvchi modda kiritiladi Aktiv metall eltuvchi sirtida yupqa qavat holida, mumkin
qadar ayrim-ayrim orolchalar ko’rinishida joylashishi kerak.
Katalizator tayyorlashda eltuvchining ishlatilishi aktiv metallning yog’
bilan to’qnashish sirtining ortishiga ham sabab bo’ladi.Buning natijasida katalizator
metallining ish unumdorligi ham ortishi mumkin.
Eltuvchining reaksion sistemadagi moddalar bilan o’zaro ximiyaviy ta’sirga
kirishi mumkin emas. Uning zarralaridagi g’ovakchalarning mikroskopik bo’lishi
maqsadga muvofiqdir. Yirik g’ovakchalarning bo’lishiga yo’l quyib bo’lmaydi,
chunki bu holda katalitik ta’sir ko’rsatuvchi material reaksiya komponentlari bilan
to’qnashuvdan ajralib qolgan, natijada katalizator metallining ish unumdorligi
kamaygan bo’lar edi. Katalizator tayyorlash va uni ishlatish vaqtidagi issiqlik
ta’sirida eltuvchi sirtining relyefi o’zgarmasligi va zarrachalarning kuymasligi
uchun uning suyuqlanish temperaturasi yupqa bo’lishi lozim. Nihoyat, eltuvchi
196
zarralari mexanik jihatdan mustahkam bo’lishi kerak. Yog’larni gidrogenlashda
eltuvchi sifatida kizelgur ishlatiladi.
Eltuvchi unga joylashtirilgan metallning aktivligiga ham bevosita ta’sir etishi
mumkin deb taxmin qilinadi. Bunga eltuvchi sirtidagi ayrim ximiyaviy aktiv
qismlarning unga joylashtirilayotgan va keyinchalik katalitik aktiv modda
olinadigan material kristallarining o’lchamlariga ta’siri sabab bo’lishi mumkin.
Aktiv metal va eltuvchining katalizatordagi miqdori ma’lum nisbatda bo’lishi
kerak. Ular orasidagi optimal nisbat tajriba yo’li bilan aniqlanadi va vaqti-vaqti bilan
tekshirib turiladi.
Katalizator aktivligini qo’shilmalar yordamida oshirish metodlari va
murakkab katalizatorlar deb ataluvchi katalizatorlar diqqatga sazovordir.
qo’shilmalar yordamida katalizator aktivligini oshirishning bir qancha ko’rinishlari
bor. Ko’pgina avtorlar aktivlantirishning qo’shilma miqdori bilan bir-biridan farq
qiluvchi ikki xil shaklini ajratadilar. Tekshirishlar shuni ko’rsatadiki, katalizator
tarkibiga spesifik ta’sir ko’rsatuvchi biror-bir begona moddani juda oz miqdorda
kiritish uning aktivligini keskin oshirar ekan. Aktivlantirishning bunday shaklini
katalizatorni promotorlash, qo’shiladigan moddalar esa promotorlar deb ataladi.
Promotorlar ikki tipda bo’ladi. Bulardan biri ma’lum reaksiyaga o’z-o’zidan
katalitik ta’sir ko’rsata oladigan metallardir. Masalan, nikelli katalizatorning
aktivligi nikel tarkibiga yoki uning sirtiga oz miqdorda platina, palladiy qo’shish
yo’li bilan keskin oshirilishi mumkin.
Ikkinchi tipdagi promotorlar berilgan reaksiyaga nisbatan katalitik
noaktivlikni namoyon qiladi. Lekin, shunga qaramasdan, bunday promotorlar
katalizator tarkibiga kiritilganda uning aktivligi ortadi. Alyumin oksidi,seriy oksidi,
va b. Shunday ta’sirga egadirlar.
Gidrogenlash katalizatorining aktivligi unga ko’p miqdorda boshqa metall
qo’shish yo’li bilan ham oshirilishi mumkin. Bunday katalizatorlar murakkab
katalizatorlar deyiladi. Misol tariqasida yog’larni gidrogenlashda keng
ishlatiladigan, tarkibida 25 prosentdan 50 prosentgacha mis bo’lgan mis-nikel
katalizatorini ko’rsatish mumkin. Bu holda ham aktivlantiruvchi qo’shilma berilgan
197
reaksiyaga nisbatan katalitik ta’sirga ega bo’lishi yoki bo’lmasligi mumkin. Mis,
masalan, oddiy sharoitlarda yog’larni gidrogenlash prosessini tezlashtira olmaydi.
Ba’zi bir metallarni katalizatorga qo’shish uning tarkibidagi asosiy metallning
katalitik aktivligini pasaytirishi mumkin. Qo’shilmalar yordamida katalizatorlarni
aktivlantirish mexanizmi hozirgi vaqtda mukammal aniqlangan emas. Ba’zi
avtorlar,aktivatorlar katalizator asosini tashkil etgan metall bilan yuqori katalitik
aktivlikka ega bo’lgan yangi faza hosil qilishi mumkin deb taxmin qiladilar. Yangi
faza bilan asosiy metall yoki asosiy metall bilan aktivator - promotor o’rtasidagi
oraliq chizig’i yuqori aktivlikka ega bo’lishi mumkin.
Ba’zi bir qo’shilmalar /metall oksidlari/ katalizator tarkibidagi metall
zichligini kamaytirib uning serg’ovakligini ta’minlaydi, natijada katalizatorning
solishtirma sirti ko’payadi va ish unumdorligi ortadi.
Katalizator
tayyorlash
jarayonida
aktivligining
kamayishi
genetik
reaksiyalarning mahsuloti bo’lgan va sistemadan to’la yo’qotiladigan begona
moddalarning yoki sistemaga behosdan tushib qolgan moddalarning solbiy ta’siri
natijasida ham yuz berishi mumkin. Katalizator tayyorlashning texnologik
rejimlariga aniq rioya qilish yuqoridagi salbiy oqibatlarning vujudga kelishiga
imkon bermaydi.Katalizator aktivligining va ish unumdorligining pasayishi,
kupincha u amalda qo’llanilganda namoyon bo’ladi. Bunday kamayishi bir necha
tipda bo’lishi mumkin. Ko’pincha, katalizator aktivligining kamayishi yoki butunlay
yo’qolishi uning aktiv markazlarida maxsus moddalarning - zaharlarning
sorbsiyalanishi bilan bo’ladigan katalizator zaharlanishi hodisasi natijasida yuz
beradi. Zaharlarning to’la ta’siri natijasida katalizator aktiv markazlarning moddasi
tarkibi o’zgargan boshqa bir katalitik noaktiv birikmaga aylanadi .
Zaharli ximiyavis aktiv moddalar bo’lib, katalizator aktiv markazlarida oson
xemosorbsiyalanada va ularda maxlum darajada mustahkam joylanadi. Buning
natijasida katalizator aktivligi yo’qoladi.
Zaharlanish ikki xil bo’ladi: qaytsr va qaytmas zaharlanish .
198
qaytar zaharlanishda reaksion massa temperaturasi ma’lum darajada ko’tarilganda
katalizator va zaharning o’zaro bog’langanligi susayadi, natijada zahar
desorbsiyalanadi.
Zaharlanishning bu turi tarkibida uglerod oqsidi bo’lgan vodorod bilan
yog’larni gidrogenlanganda yuz beradi. Yuqori miqdordagi uglerod oksidi
katalizator ish unumdorligini ko’proq kamaytiradi. Lekin gidrogenlanayotgan
yog’dan toza holatdagi vodorod o’tkazilsa, katalizator sirtidagi uglerod oksidi
desorbsiyalanadi va uning ish unumdorligi avvalgi darajagacha ko’tariladi. Shu
sababli, gidrogenlash prosessida kontakt usuli bilan olingan va tarkibida uglerod
oksidi bo’lgan vodorod qo’llanilsa, avtoklavlar toza vodorod oqimi bilan yelpib
/produvka/ qilinadi.
Boshqa
bir
hollarda
esa
katalizator
zaharlari
juda
mustahkam
xemosorbsiyalangan bo’ladi, bunda ularning aktiv markazlar bilan bog’langanligini
yo’qotish juda yuqori temperaturalarda, ya’ni zaharlar va aktiv markaz metalli
o’zaro ximiyaviy reaksiyaga kirishib katalitik xossalarga ega bo’lmagan yangi
modda hosil qiladigan darajadagi temperaturalarda yuz berishi mumkin. Bunday
zaharlanish - qaytmasdir va uni toza iodorod o’tkazish yoki yog’ temperaturasini
ko’tarish bilan yo’qotib bo’lmaydi.
Kontakt usuli bilan olingan va yaxshi tozalanmagan vodorod tarkibida
uchrovchi oltingugurtli aktiv moddalar kuchli ta’sir ko’rsatuvchi katalizator
zaharlaridir. Masalan, serovodorod, serookis vodoroda, serouglerod, tiofen,
rodanistыy vodorod shunday moddalardir.
Agar reaksion muhitda erimaydigan va uchuvchan bo’lmagan begona modda
katalizator sirtini parda holida to’sib olsa, bu hodisa blokirovka deyiladi. Bunday
parda qavat katalizator sirtining reaksiyada ishtirok etuvchi moddalar bilan
bo’ladigan kontaktini yo’qotadi, natijada katalizator o’z ta’sirini yo’qotadi. Bunday
parda qavat hosil qiladigan moddalarning manbai bir qanchadir. Masalan, yog’
tarkibida bo’ladigan va yuqori temperatura natijasida koagulyasiyaga uchraydigan
kolloidli aralashmalar blokirovkani vujudga keltirishi mumkin. Yog’larni
199
gidrogenlash jarayonida uning ba’zi bir komponentlari polimerizasiyaga uchraganda
ham katalizatorni blokirovkalab qo’yishi mumkin.
Blokirovkaga uchragan katalizatorning aktivligi regenerasiyadanso’ng bir
qator hollarda qayta tiklanadi.
Katalizatorning vodorodsizlanish natijasida o’z aktivligini yo’kotishi nazariy
tomondan diqkatga sazovordir.
Agar katalizatordagi vodorod biror bir moddani gidrogenlashga tez sarf
bo’lsa, hamda katalizator sirtida kamaygan vodorod miqdori katalizatorni yuvib
turgan yog’ qatlamidan diffuziya hisobiga kelib turadigan vodorod bilan
to’ldirilmasa katalizator vodorodsizlanib qoladi.Chunki bunday holda, gidrogenlash
uchun katalizator sirt qavatidagi vodorod sarf bo’ladi, natijada katalizator aktivligi
kamaya borib, so’ngra butunlay yo’qoladi, ya’ni dezaktivasiyaga uchraydi. Bu
ko’rinishdagi dezaktivasiya katalizator sirtidan gidrogenlash temperaturasida svejiy
vodorod intensiv o’tkazilganda ham yo’qolmaydi.
| 