Takrorlash uchun savollar
1. Sanoat katalizatorlari.
2. Katalizatorni regenerasiya qilish.
3. Katalizatorga qo’yiladigan talablar.
4. Moylarni gidrogenlash uchun ishlatiladigan katalizatorlar.
Tayanch so’z va iboralar: samarali, aktivlanish energiyasi, jarayon tezligi,
optimal ish unumdorligi, kukunsimon katalizator, cho’kma, vodorod bilan
qaytarish, mikrog’ovakchalar, gel, quritish, rekristallanish, o’ta to’yingan
reaksiyalar, promotor, aktivator, kontakt usuli, reaktor, kizilgur, turg’un
katalizator
208
17§. Turg’un katalizatorlar. Promotorlar
Toshkent kimyo-texnologiya institutining “Yog’lar texnologiyasi” kafedrasi
xodimlari tomonidan yog’larni gidrogenlashda yuqori spesifik namoyon etuvchi
nikel’-mis katalizatorlari skelet holatida tayyorlanib, ularning xossalari har
tomonlama o’rganib chiqildi, natijada bir qancha effiktiv katalizatorlar yaratildi. Bu
katalizatorlar poroshok holatida ham, donalar (granul) shaklida ham tayyorlanishi
mumkin.
Katalizator donalar shaklida qo’llanilganda yog’larni gidrogenlash kolonna
tipidagi reaktorlarda olib boriladi. Bunda katalizator kolonna turg’un holatda
joylashtiriladi, natijada olinadigan salomas tarkibida katalizator zarralari bo’lmaydi,
u toza holatda olinadi. Bu hol gidrogenlash zavodlarida salomasni filtrlash
jarayonini qo’llamaslik imkonini yaratadi, ishlab chiqarish unumdorligi ortadi,
salomas tannarxi kamayadi.
Skelet holatdagi nikel’-mis katalizatorlar labaratoriya sharoitida
qo’yidagicha tayyorlanadi.
Yuqori issiqlikka chidamli materialdan (masalan kaolinning asbest tolasi va
suyuq shisha bilan aralashmasi) tayyorlangan tigelga kichik bo’lakchalar holatidagi
alyuminiy solinib, tigel’ 1100º C gacha qizdirilgan shixtalik pechga qisqichlar
yordamida joylashtiriladi. Alyuminiy suyuq holatga o’tgach, uning shlak asbob
yordamida olib tashlanadi, sungra tigel’ pechdan chiqarilib,unga kichik bo’lakchalar
holatidagi nikel’ va mis solinadi. Shundan keyin tigel’ pechga joylashtiriladi.
Ekzotermikreaksiya natijasida reaksion aralashma temperaturasi 1800 ºC gacha
ko’tariladi, natijada katalizator komponentlari batamom eriydi. Tigeldagi
suyuqlikning qizg’ish rangdagiligi oq rangga o’tishi ushbu reaksiyaning
boshlanganligini bildiradi. Ana shu vaqtda kerakli darajadagi qotishma olish
maqsadida, suyuq eritma kvars tayoqchasi bilan yaxshilab aralashtiriladi, so’ngra
nikel’ metallidan tayyorlangan quruq idishga qo’yiladi. Yuqori aktivlikka ega
bo’lgan katalizator olish uchun qotishmaning kristallanish shart – sharoitlariga,
jumladan uning tez sovutilishiga ahamiyat berish kerak. Shu sababli suyuq eritma
209
quyilgan idish tezlik bilan sovuq suvli idishga solinadi, natijada qotishma kerakli
strukturaga ega bo’ladi.P
Olingan qotishma maydalanib, donachalarining o’lchamlari 3-5 mm bo’lgan
fraksiya elaklar yordamida ajratib olinadi. Umuman aytganda, katalizator
donachalarning o’lchamlari reaktor o’lchamlariga qarab aniqlanadi. Sungra ajratib
olingan fraksiya reaktorga joylashtiriladi: qotishmani ishqordan 5 % li natriy ishqori
bilan reaktordagi temperatura 90 º ± 2 º bo’lganda 10 % alyuminiy ajralib
chiqguncha olib boriladi.
Qotishma tarkibidan ajralib chiqadigan alyuminiy miqdori reaksiya
natijasida hosil bo’ladigan vodorod hajmiga qarab aniqlanadi. Bunda quyidagi
reaksiya tenglamasidan foydalaniladi:
2Al+2NaOH →2NaAlO
2
+3H
2
Ajraladigan vodorod miqdori (% hisobida ) quyidagi formula yordamida
aniqlanadi:
V
H
0.760
= P
mn
1.008*6 / 10010026.97*20.08987 =1.25 P
mn
10
-4
Bu yerda, R-qotishma og’irligi, gr. hisobida;
m-alyuminiyning qotishmadagi miqdori, %
n- qotishma tarkibidan ajratib olinadigan alyuminiy miqdori, %
1.008-vodorodning atom og’irligi
26.97-alyuminiyning atom og’irligi
0.08987-vodorodning normal sharoitdagi sig’imi, g/l
Misol tariqasida, tarkibida 25% Ni, 25%Cu va 50% Al bo’lgan 220g
qotishma ishqorlanganda qancha vodorod ajralib chiqishini hisoblaymiz:
V
H
0.760
= 1.25*220*50*10*10
-4
=13.5l
Shunday qilib, normal sharoitda 13.75 l vodorod ajralib chiqar ekan.
Berilgan temperatura º C va bosim P da (mm simob ustuni) ajralib chiqadigan
vodorod quyidagi formula yordamida aniqlanadi:
V
H
tβ
=V
H
0.760
*760(273+t) / 273 β,l
210
Ajralib chiqayotgan vodorod hajmi gaz hisoblagich bilan o’lchanadi.
Ishqorlangan qotishma neytral reaksiyagacha distillangan suv bilan yuvilgach, 120
ºC temperaturada, 10 atm vodorod bosimida quritiladi.
Bunda gidrogenlash qurilmasining butun sistemasi vodorod oqimi
yordamida tozalab turiladi.
Kukunsimon nikel’ katalizatorlarining aktivligini aniqlash uchun 50 g toza
filtrlangan kungaboqar moyini 1 soat davomida 200 ºC da va 0.18 m
3
/s tezlikda
vodorod barbotaj qilib gidrogenlanadi. Katalizatorning aktivligi moyning
to’yinganlik darajasi bilan belgilanadi.
A=((n
m
-n
c
)*100)/(n
m
-1.447)
A-katalizatorning aktivligi, %;
nm-60 º C da moyning nur sindirish kursatkichi
1.447-y.s.=0 qiymatgacha gidrogenlangan 60 º S kungaboqar moyining (60
ºC) dagi nur sindirish kursatkichi.
Moyning nur sindirish kursatkichi 1*10
-4
birlikka kamayishi taxminan yod
sonining birbirlikka pasayishiga to’g’ri keladi.
Nikelli katalizatorlar aktivligi bo’yicha qo’yidagicha taqsimlanadi.
Yuqoriaktiv – A=80-100%(0.05%moydagi nikel’)
Aktiv – A=10-100%(0.1% moydagi nikel’)
Mo’tadil – aktiv A=46-69%(0.1% moydagi nikel’)
Pastaktiv – A=25-44% (0.1% moydagi nikel’ )
Ba’zi xollarda katalizatorning aktivligi yuqorida ko’rsatilgan gidrogenlash
sharoitida olingan salomasning suyuqlanish harorati bilan belgilanadi. Salomasning
suyuqlanish harorati hamda moyning to’yinmaganlik darajasi bilan ifodalangan
aktivlikning o’zaro nisbati qo’yida ko’rsatilgan.
A,% 30 37 45 51 58 66 73 88 96 100
t,º C 20 25 30 35 40 45 50 60 65 69
Salomasning erish harorati nafaqat gidrogenlash jarayonining to’liqligiga,
balki jarayonning selektivligi va to’yinmagan yog’ kislotalarining izomerlanishiga
211
ham bog’liq bo’ladi. Shuning uchun katalizatorning aktivligi erish harorati bo’yicha
baxolash yakuniy natijani bermaydi.
Katalizatorning selektivligini aniqlash uchun 1 kg toza filtrlangan
kungaboqar moyini 200 ºC da turbinali aralashtirgichli reaktorda (aylanish tezligi 10
s
-1
) moydagi nikel’ning konsentratsiyasi 0.05 yoki 0.1%, vodorod barbotaji tezligi
0.12 m
3
/soat) nur sindirish ko’rsatkichi (60ºC) 1.4540-1.4530 ga yetguncha
gidrogenlanadi.
Jarayon davomida gidrogenizatdan namunalar olinib, linol va olein
kislotalari gliseridlari bo’yicha reaksiya tartibi aniqlanadi va homashyodagi
kislotalarning bir vaqtda gidrogenlanish tezligi konstantasi hisoblanib chiqiladi.
Gidrogenlanish selektivligining koeffisiyenti qo’yidagi formula orqali aniqlanadi:
S
l
=K
l
/K
ol
Ko’pincha, linol kislotasi asillarini gidrogenlash reaksiyasini tartibi jarayon
davomida 0 dan 1 gacha o’zgaradi. Shuning uchun selektivlikni qo’yidagi formula
bo’yicha aniqlash qulay bo’ladi.
S
l
=(Ol-Ol
0
)/(L
o
-L),
Bu yerda S
l
– linol kislotasi gliseridlari bo’yicha selektivlik koeffiseinti;
Lo,L – linol kislotasini boshlang’ich va oxirgi miqdori;
Ol
0
,Ol – olein kislotasini boshlang’ich va oxirgi miqdori;
Nikelli katalizatorning selektivligi qo’yidagicha taqsimlanadi.
Sl
Sl
Yuqori selektiv
25-50
0.06-0.09
Selektiv
5-24
0.40-0.95
Mo’tadil selektiv
10-14
0.18-0.88
Katalizatorni izomerlash xususiyati quyidagi 3 xil usul bilan aniqlanadi.
1.
Linol kislotasining transizomerlanish va gidrogenlanish tezlik
konstantasining nisbati
Am=Km/Kl
212
2.
Yog’dagi transizomerlar miqdorini ko’payishini linol kislotasi
miqdorini kamayib borishiga nisbati
Am=ΔT/ΔL
3.
Yog’dagi transizomerlar miqdorini ko’payishini yod sonining kamayib
borishiga nisbati
Am=ΔT/ΔY.S
Bu
yerda
A
T
– katalizatorning izomerlash aktivligi; K
T
–
transizomerlanishning tezlik konstantasi; ΔT – transizomerlarning miqdorining
oshishi; ΔL – yog’dagi linol kislotasi gliseridlari miqdorining pasayishi; Y.S. –
yog’ni yod sonining kamayishi.
Yuqori izomerlanish xususiyatiga ega katalizatorlar uchun K
T
/K
T
va ΔT/ΔL
0.9-1.2 atrofida bo’ladi.
Adabiyotlarda, o’simlik moylarini, jumladan, paxta moyini nikelli
katalizatorlarda gidrogenlashni o’rganishga oid ko’plab ma’lumotlar [129,130]
mavjud. Biroq, paxta moyini gidrogenlash uchun yuqori aktivlik, turg’unlik va
selektivlikka ega bo’lgan katalizatorni ishlab chiqish va ularni ishlab chiqarishga
joriy etish bugungi kunning dolzarb masalalaridan hisoblanadi.
O’simlik moylari va yog’larni katalitik gidrogenlash uchun optimal
katalizatorni tanlash muhim ahamiyatga ega bo’lib, jarayonning selektivligi va
tezligi, hamda gidrogenizatning fizik-kimyoviy ko’rsatkichlari katalizator tabiatiga
bog’liq bo’ladi.
Nikel-mis-alyuminiyli
katalizatorni
modifikasiyalash,
ayrim
metall–
promotorlar qo’shishdan iborat bo’lib, bu metallar katalizatordagi alyuminiyni oz
yoki ko’p miqdorda ishqorlashdan keyin uning xossasi va strukturasini o’zgartirib
yuboradi. Ma’lumki, metall-promotorlar va ularning turli kombinasiyalarini tanlash
bu promotorlovchi qo’shimchalarni katalitik va boshqa xossalariga qarab
belgilanadi.
Ilmiy ishning ushbu bobida, yog’ va moylarni gidrogenlash jarayonining
samaradorligini oshiruvchi va mahsulot sifatini yaxshilovchi optimal katalizatorni
213
tanlash, katalizatorni modifikasiyalab, unga turli promotorlarni qo’shish va ularni
jarayonga ta’sirini o’rganish bo’yicha tadqiqot ishlari olib borilgan (17.1-jadval).
Tarkibiga 0,05% miqdorida palladiy qo’shilgan, nikel-mis-alyuminiyli
katalizator yuqori aktivlik, selektivlik va izomerlash xususiyatini namoyon etishi
ma’lum[78,189]. Shuni nazarda tutib nikel-mis-alyuminiyli katalizatorni titan bilan
promotorlaganda palladiyni miqdori 0,05% qilib olindi.
| 