Aktywność katalizatora (Ak) określa się jako Materiał aktywne są odpowiedzialne za Stopień konwersji  ilościowa miara przereagowania
różnicę między szybkościami reakcji chemicznej podstawową reakcję chemiczną. Decyduje o akt i reakcji, porównujemy go zawsze w tej samej
zachodzącej w obecności katalizatora (Vk) i bez selekt. Metale, NiO, ZnO, CuO , glinokrzemiany: temperaturze (warunkach)
katalizatora (V). Im większa tym więcej Al2O3-SiO2, zeolity: Al2O3-SiO2 , Al2O3, SiO2, XA = (CA1  CA2)/CA1
produktów, mniejsza objętość reaktora i łagodne MgO, katalizatory Zieglera-Natty,
warunki pracy. Ak = vk  vh
Vk z kat., Vh bez kat. Funkcją nośnika jest stabilizacja powierzchni, na kataliza heterogeniczna  katalizator i reagenty znajdują
(v  [mol/m2s]; [mol/kgs]; [mol/cm3s]  cm3 to której zdyspergowany jest składnik aktywny, w się w różnych fazach. np
obj pastylek kataliatora lub reaktora) taki sposób, aby nie następowało łączenie -gaz-ciało stałe  katalityczne syntezy NH3,SO3,CH3OH
krystalitów w aglomeraty. Nośnik musi -ciało stałe-ciecz: uwodornienie wyższych alkoholi
charakteryzować się wysoką temperaturą Al2O3 i SiO2.
Selektywność określa zdolność katalizatora do
topnienia, gdyż katalizatory stosuje się
tworzenia poszczególnych produktów. Katalizator
najczęściej w wysokich temperaturach, w których kataliza homogeniczna  katalizator i reagenty znajdują
im bardziej przyspiesza określoną reakcję danego
krystality sÄ… bardziej ruchliwe, zderzajÄ… siÄ™ ze siÄ™ w jednej fazie. Np.
substratu tym jest bardziej selektywny. Im
sobą i łączą w aglomeraty. MgO, CaO, ą-Al2O3, -utlenianie SO2 do SO3  gaz-gazHydroliza estrów w
większa tym mniej zużywalnych substratów,
TiO2, ł-Al2O3, obecności kwasów nieorganicznych  ciecz-ciecz
niższe koszty rozdziału reagentów, oczyszczania
produktów i utylizacji odpadów.
ETAPY REAKCJI KATALITYCZNEJ
Promotory dodawane są często w małych
1. Dyfuzja zewnętrzna, czyli transport substratów reakcji
ilościach i powodują wzrost aktywności i/lub
Czas życia  Jest to okres czasu, w którym
z wnętrza fazy gazowej do powierzchni katalizatora.
selektywności. Jednym z ważnych zadań
katalizator wykazuje niezmienną aktywność i
2. Dyfuzja wewnętrzna, tj. dyfuzja substratów w porach
promotora jest też kontrola stabilności układu
selektywność. Może być on rzędu kilku sekund do
katalizatora do jego powierzchni wewnętrznej.
katalitycznego. Poprawia prace materiału akt. I
kilku lat. Im dłuższy tym mniejsze koszty.
3. Adsorpcja - chemisorpcja przynajmniej jednego z
nośnika.
substratów na powierzchni katalizatora.
Promotor chemiczny np. hamuje niepożądaną
Dezaktywacja jest to częściowe lub całkowite
4. Reakcja powierzchniowa - następuje w niej
aktywność
obniżenie aktywności katalizatora w wyniku
przekształcenie zaadsorbowanych substratów i
Promotor fizyczny np. stabilizuje powierzchnie
zmian zachodzÄ…cych na jego powierzchni.
powstanie produktów reakcji adsorbowanych na
właściwą i zwiększa wytrzymałość metali
Dezaktywacja może zajść wskutek:
powierzchni katalizatora.
- działania trucizn katalizatora, które zwykle (w
Nanoszenie składników aktywnych na nośnik 5. Desorpcja produktów.
niewielkich ilościach) są wprowadzane wraz z
Aktywność katalizatora zależy nie tylko od 6. Dyfuzja wewnętrzna produktów, czyli transport
surowcami. Zatrucie następuje wskutek adsorpcji
rodzaju składników aktywnych i promotorów, produktów od wewnętrznej do zewnętrznej powierzchni
lub reakcji trucizny z katalizatorem i powstania
lecz także od ich ilości i metody ich katalizatora.
związku katalitycznie nieaktywnego. Szczególnie
wprowadzenia. Sposób wprowadzenia 7. Dyfuzja zewnętrzna produktów, tj. transport
wrażliwe są na zatrucia katalizatory metaliczne.
składników aktywnych ma istotny wpływ na ich produktów z zewnętrznej powierzchni katalizatora do
Truciznami katalizatorów są: siarkowodór,
dyspersję oraz rozkład w ziarnie katalizatora. W fazy gazowej
siarczki organiczne i nieorganiczne, zwiÄ…zki
preparatyce katalizatorów stosuje się
arsenu, fosforowodór, amoniak,
następujące metody wprowadzenia składników
Klasyfikacja katalizatorów:
- zmniejszenia powierzchni aktywnej w
aktywnych:
-redox  katalizujÄ… reakcje homoliotyczne czyli utlenianie,
warunkach podwyższonej temperatury, w wyniku
Impregnacja- Polega na wypełnieniu porów
uwodornienie, odwodornienie, hydrogenoliza,
rekrystalizacji lub spiekania,
nośnika roztworem soli metalu aktywnego o
halogenowanie.
- pokrywania powierzchni katalizatora
właściwym stężeniu dla określonego pokrycia
-kwas-zasada- kat. Reakcje heterolityczne czyli hydroliza,
zanieczyszczeniami np: pyłem lub substancjami
powierzchni. W pierwszym etapie nośnik, w
uwodnienie i odwodnienie, polimeryzacja, kraking,
stałymi powstającymi podczas procesu. Takim
formie wytłoczek lub proszku, jest suszony celu
alkilowanie, izomeryzacja.
przykładem blokowania powierzchni jest
usunięcia wilgoci z porów, a następnie
-polifunkcyjne  sÄ… mieszanka redox i kwas-zasada.
gromadzenie się związków węgla na powierzchni
wprowadzany jest roztwór soli w ilości
glinokrzemianów podczas krakingu
wystarczającej do wypełnienia porów i zwilżenia
STOPIEC
DYSPERSJI- jest to stosunek ilości atomów lub
katalitycznego.
zewnętrznej powierzchni cząstek. Ilość roztworu
jonów materiału aktywnego na powierzchni (Ns) do
można obliczyć z pomiarów chłonności nośnika.
ilości wszystkich atomów lub jonów materiału
.Dezaktywacja termiczna- spiekanie- utrata
aktywnego w całym katalizatorze (Nt) [1/g]. D=Ns/Nt
powierzchni aktywnej katalizatora przez jego
Strącanie- polega na następującej reakcji:
Mierzymy go:
modyfikacje strukturalne. Prowadzi do zmiany
Roztwór soli metalu + nośnik + NaOH =
*wielkość krystalitu dk (np. mikroskopia elektronowa)
stopnia dyspersji, a zatem wpływa na aktywność i
wodorotlenek lub węglan na nośniku
*ilość eksponowanych atomów Ns (np. chemisorpcja H2)
może wpł. Na selektywność.
Sól powinna zawierać anion, który będzie łatwy
do usunięcia podczas przemywania i/lub
Dezaktywacja chemiczna- zatruwanie czyli silna .Reforming katalityczny  poprawia liczbÄ™ oktanowÄ…
wygrzewania. Odpowiednie ilości soli miesza się
chemisorpcja substratów produktów lub benzyny poprzez zwiększenie udziału:
z nośnikiem. Wytrącanie następuje na skutek
zanieczyszczeń na centrach katalitycznych np. -rozgałęzionych węglowodorów
dodatku roztworu alkalicznego. Otrzymany
uwodornienie C2H4 siarka: zajmuje centra akt.  -węglowodorów aromatycznych
proszek (katalizator) odsÄ…cza siÄ™ i przemywa w
uniemożliwia reakcje powierzchniowa. -kraking
celu usunięcia jonów alkalicznych, anionów i
Przed reformingiem surowiec musi być poddawany
nadmiaru soli na zewnętrznej powierzchni
Dezaktywacja mechaniczna  Za koksowanie( procesom wodorowym by: - uwodornić olefiny
cząstek nośnika. Strącanie jest preferowanym
koks zatyka pory)- tzw. depozytu węglowego. = -usunąć Zn,S,N które zatruwają katalizator.
sposobem przygotowania kat. ZawierajÄ…cych 10-
pozostałości węglowe na powierzchni kata. Reakcje:
12% materiału aktywnego.
Powoduje: -odwodornienie cykloheksanów do zw. Aromatycznych
-zablokowanie centrów aktywnych, - odwodor. izomerów alkilocyklopentanu do zw. arom
Wymiana jonowa- Jony o niższej wartościowości,
-zmniejszenie SBET, -izomeryzacja n-alkanów do rozgałęzionych alkanów
takie jak Na+, wymieniają się z jonami o wyższym
-blokownie porów. -reakcje podziału cząsteczek hydrokraking, i
Å‚adunku, np. Ni2+. MetodÄ™ tÄ™ powszechnie
hydrogenoliza.
stosuje się przy modyfikacji zeolitów.
Zapobieganie dezaktywacji: katalizatory:
- unikanie szkodliwych warunków procesu -Pt 0,3-0,6%wag, nośnik łAl2O3, promotor Cl 0,3-1%wag
Adsorpcja- podczas niej ciało stałe adsorbuje
TÄ™! lub T“!, pÄ™! lub p“! . -Biofunkcyjne katalizujÄ… odwodornienie-uwodornienie i
aniony lub kationy zależnie od właściwości
-stopniowe podnoszenie temp. w trakcie procesu przekształcenie,
jonów. Jest dobrą metodą wprowadzania
 usuwanie trucizn ze strumienia reagentów - Obecnie 3-funkcyjne np. Pt-Rv-Su, Pt-Su-M
niewielkich ilości 1-2%wag materiału aktywnego.
(reforming. kat najpierw usuwamy SiarkÄ™, Przyczyny deaktywacji w reforminu katalitycznym:
reforming parą wodną dodatkowe złoże ZnO koks katalityczny  deaktywacja odwracalna
które adsorbuje Siarkę) -zw. As,Cu,Pb,Co,P,Si zawarte w surowcu lub
 modyfikacja katalizatora. Re zapobiega zanieczyszczenia z poprzedzających etapów procesu 
spiekaniu i za koksowaniu katalizatora deaktywcja nieodwracalna
 reaktory zaprojektowane do szybkiego cyklu -zw. S
-ekstra duże złoże. - organiczne zw. N2 (neutralizują centra kwasowe)
POWIRZCHNIA WA
AŚCIWA- to wielkość Proces MTG  proces przemysłowy firmy mobil, Katalizator samochodowy  najczęściej stosowanym
powierzchni zewnętrznej substancji stałej konwersja metanu do paliwa, katalizator- rozwiązaniem jest trójfunkcyjny katalizator w obiegu
przeliczona na jednostkę masy tej substancji syntetyczny zeolit ZSM-5. Rozwiną się jako zamkniętym.
[m2/g]. Wyznaczamy ja metodÄ… BET: odpowiedz
na embargo na ropę, zaplanowany do Działanie katalizatora jest redukcyjno-utleniające
A= (amCp/po)/(1-p/po)[1+(C-1)p/po] produkcji 1/3 zapotrzebowania na ropÄ™. -redukcja NOx: 2NO+2COÄ…ð N2+2CO2
SBET=anNÉ Reakcja gÅ‚: -utlenianie CO i CxHy: 2CO+O2Ä…ð 2CO2
am- pojemność monowarstwy [mmol/g] ilość nR[2CH3OH=CH3OCH3+H2O]->CnH2n->(-CH2-)4 2C2H6+7O2Ä…ð 4CO2+6H2O
sorbowana w ściśle upakowanej monowartwię, Reakcja następcza  tworzenie kolejno: 1.Katalizator z kontrolą w ukł zamkniętym
wð- powierzchnia siadania (powierzchnia -eteru dimetylowego SpalanieÄ…ðsonda lambda(i Ä…ð do
zajmowana przez czÄ…steczkÄ™ w Å›ciÅ›le upakowanej -alkenów spalania)Ä…ðkatalizatorÄ…ðoczyszczanie spalin
warstwie [m2/czast] -alkanów i zw. aromatycznych SONDA LAMBDA
N-liczba avogardo [1/mol] Typowe produkty: *steruje ilością powietrza kierowanego do spalania\
C-stała -alkeny C2 do C5 *jest to sensor elektrochemiczny, pozwala na precyzyjne
a-ilość sorbowana -zw. aromatyczne dozowanie składu mieszanki
-alkany C2-C10 *umieszczony bezpośrednio przed katalizatorem
TYPOWE STAA
E KWASY MTG-benzyna o dobrej jakości *zawiera stały elektrolit(ZrO2) +elektrody Pt
*zeolity (wysokooktanowa) *jedna elektroda w strumieniu gazu spalinowego a
*naturalne materiały glinowe Najefektowniejszy MTG są zeolity- najlepszy druga w powietrzu
*kwasy( H3PO4,H2SO4& ) naniesione na nośnik ZSM-5. Napięcie generowane przez ogniwo jest przekazywane
*żywice kationowe Zalety; stabilność - wysoka zawartość Si do modułu sterującego składem mieszanki paliwowo-
*Tlenki, siarczki niektórych metali i selektywność  charakterystyczna struktura powietrznej w silniku. Moduł ten dostosowuje na
ZnO,CdO,Al2O3,WO3,SiO2,TiO2,ZrO2,CdS,ZnS porowata. bieżąco skład mieszanki, tak aby w określonych
*mieszane tlenki amfoteryczne W MTG kształtoselektywność odzwierciedla się warunkach obciążenia silnika, rodzaju paliwa i
SiO2-Al2O3, SiO2-TiO2, SiO2-ZrO2, SiO2-MgO w: braku węglowodorów powyżej C10 i warunków atm zapewnić najdoskonalszą pracę silnika i
dystrybucji produktów aromatycznych. W minimalizację emisji Tl. Węgla.
Typowe STAA
E ZASADY przeciwieństwie do FT w MTG powstaje od razu NAJCZ
ÅšCIEJ stosowany KAT:
*zasady np. NaOH,KOH naniesione na nośnik wysokooktanowa benzyna. *monolit-ceramiczny lub metalowy (ok 60 komórek
SiO2,Al2O3 /cm2)
*zywice anionowe Reakcja FT  daje szeroki rozkład produktów od *wash-coat Al2O3(nośnik) +promotory
*tlenki niektórych metali BeO,MgO, CaO,SrO,BaO CH4 do wosków. Otrzymuje się fatalną benzynę *material aktywny Pt lub Pt+Rh lub Pt+pallad+Rh
*tlenki mieszane ale dobry olej napędowy ( liczba cetanowa) *promotory
Jest to reakcja uwodornienia CO do -nośnik +promotory  promotor CeO2 lub CeO2/ZrO2
KWASOWE CIAA
A STAA
E to takie ciała stałe na węglowodorów na metalach przejściowych Fe, -Al2O3 stabilizowany 1,2%
którym zmienia się kolor odpowiedniego Co, Ni, Ru. Służy do otrzymywania paliw ciekłych. **mat aktywny odpowiada za reakcje chemiczną
wskaz
nika lub jest chemisorbowana zasada. Reakcja gÅ‚.: nCO + 2nH2 Ä…ð (-CH2-)n + nH2O decyduje o aktywnoÅ›ci i selektywnoÅ›ci kat, Pt decyduje
Katalizatory kwasowe to kat posiadajÄ…ce centra uboczna reakcja otrzymuje siÄ™ produkty tlenowe za utlenianie, Rh za redukcjÄ™ NOx
kwasowe Lewisa(może tworzyć wiązanie ROH, RCHO, RCOR, RCOOH. **nośnik- dostarcza wysokiej powierzchni skł
koordynacyjne przyjmując parę elektronów) i Reakcja można pokierować tak, że głównym aktywnemu, utrudnia spiekanie zwiększa wytrzymałośc
Broensteda(ciało stałę które potrafi odszczepić produktem będą zw. tlenowe. termiczną i mechaniczną , wprowadza dodatkowe centra
protony). Jakie węglowodory otrzymujemy? aktywne, modyfikuje wł mat aktywnego
ILOŚĆ centrów kwasowych to ilość [mmol] -n-alkany i n-alkeny liniowe są gł produktem **promotory wspomagają materiał aktywny lub nośnik,
centrów kwasowych na jednostkę masy lub tylko CH4 można otrzymać z selektywnością mogą zwiększać aktywność selektywność, hamować
jednostkę powierzchni ciała stałego. 100% deaktywację CeO2 lub CeO2/ZrO2
Moc kwasowa ciała stałego wyrażona jest przez -benzyny C5-C11  max 47%
funkcjÄ™ Hammetta -oleje napedowe C12-C18  ok. 27% ROLA promotora CeO2:
Ho=pKa+log [B]/[BH+] gdzie B-zasada Bronsteta& -lekkie węglowodory C2-C4  max 56% *Zapobieganie spiekania się Pt
BH+ kwas sprzężony z zasadą B Wszystko zależy od doboru katalizatora *Reguluje zawartość O2 na katalizatorze
ZE WZOROSTEM kwasowoÅ›ci wzrasta aktywność MaÅ‚o O2 : 2CeO2+COÄ…ðCe2O3+CO2 (CeO2 dostawca
katalizatora i selektywność. Czym różni się proces nisko tlenu)
Kwasowość można modyfikować poprzez dobór: i wysokotemperaturowy? Dużo O2 : Ce2O3 +0.5 O2Ä…ð2CeO2
-składu, -proces wysokotemperaturowy 320-350: Do *wspomaga redukcję NOx
-preparatyki, otrzymywania benzyn, ą-olefin, zw. tłuszczowych *Odwraca proces akumulacji sadzy na ściankach
-warunków modyfikacji wstępnej katalizatora. -niskotemperaturowy 210-250 : do otrzymywania cylindrów
olejów napędowych i ciężkich olejów *Dostarcza H2 w redukcji reformingu parą wodną
Zeolity  krystaliczne glinokrzemiany Katalizatory: Fe, Co  zastosowanie przemysÅ‚owe; CO+H2OÄ…ð CO2+H2
pochodzenia naturalnego lub syntetycznego o Ni  niestabilny i ma trudność do tworzenia CH4; CxHy+xH2OÄ…ðxCO2 +(x+y/2)H2
wysoko uporządkowanej strukturze, składają się z Ru  drogi; *Zmniejsza CO,CO2 oraz niespalone węglowodory w
tetraedrów SiO4- i AlO4 połączonych wspólnym nośniki: SiO2, łAl2O3, TiO2 trakcie normalnej pracy
atomem. W zeolicie znajduje siÄ™ krzem glinu oraz promotory: Tlm, MgO, MnO *Usuwanie i zapobieganie spiekania Nagaru(osad)
tlen. Zeolity wyróżniają się w zależności od Sposoby zmniejszania ilości zanieczyszczeń
CO należy najpierw optymalizować w kat
geometrii pustych przestrzeni i kanałów emitowanych przez silniki Diesla:
aktywność, selektywność czy czas zycia i
tworzonych przez sztywną sieć tetraedrytów Si04 -zmiany w konstrukcji silnika ( lepsze spalanie), EGR
dlaczego.
i AL04-. Parametrem istotnie wpływającym na -obniżenie zawartości S,N, węglowodorów
Ä…ðnie można zoptymalizować wszystkich trzech
budowę i właściwości jest stosunek Si/Al. aromatycznych w paliwie
jednocześnie dlatego powienno się najpierw
[%at/%at] lub Si02/Al2O3 i wielkości porów. -zastosowanie paliw alternatywnych np.CH3OH
optymalizować SELEKTYWNOŚĆ>CZAS
Właściwości: -oczyszczanie spalin(filtry, katalizatory utleniania).
ŻYCIA>AKTYWNOŚĆ
-porowatość  możliwość rozdziału, selektywność Silnik Diesla lepiej wykorzystuje paliwo do wytworzenia
BO: wysoka selektywność pozwala na oszczędność
na kształt energii( mniej CO2) trzeba usuwać NOx ze spalin.
surowca, mniejsze koszty ze względu na brak
-kwasowość  katalizuje reakcje; izomeryzacji, EGR- cześć gazów odlotowych (O2,N2,H20,C02)
procesu rozdziału, mniejsza ilość lub
hydrokrakingu i krakingu .Zeolity w przmśle zawracana do komory spalania.
całkowity brak odpadów. Gdyby czas życia był
rafineryjnym używane sa ze względu na swoje
krótki konieczne byłoby stosowanie bardziej
właść kwasowe oraz kształtoselektywność: Które zeolity mogą rozdzielić n-heksan i benzen o
skomplikowanych reaktorów, lub trzeba by
-krakują alkany,alkeny, zw aromatczne średnicach 0,49 i 0,53nm. Czy kat KA rozdzieli Orto,
było przeprowadzić regeneracje
-izomerują Meta, Para pentan o średnicach: 0,63, 0,63, 0,72.
katalizatorów czas życia daje nam
-odparafinowanie katalityczne ZEOLITEM CaA można rozdzielić n-heksan od benzenu
wytrzymałość. Ostatnią optymalizuje się
-wykorzystanie do selektywnej adsorpcji ponieważ n-heksan będzie przepuszczany przez okno
aktywność , bo dla niskiej aktywności
zeolitu a benzen będzie zatrzymywany.
konieczne jest stosowanie większych
Gdy KA będzie miał średnice okna np. 0.65nm to orto i
reaktorów i wzrastają koszty katalizy ew.
meta pentan zostanie oddzielony od para-pentanu.
wydłuża nam proces.
Hydroodsiarczanie HDS  celem tego procesu jest Zalety reaktora monolitowego względem Wpływ porowatości na czas zycia?
zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza SO2 i reaktora o złozu stałym ziernistym? Czas zycia zwiększa się wraz z wielkośćia porów BO
NOx pochodzących z procesów spalania. *niski spadek ciśnienia przy wysokich trucizny (metale ciężkie) są zgromadzone w większych
Materiał aktywny: MoS2 szybkościach przepływu porach bo są głebiej penetrowane
NoÅ›nik : “-Al2)3 *mniejszy opór na przepÅ‚yw niż na ziarnie Technologia SHELL
Promotor: CoS *mniejsze koszty sprężania w zastosowaniach Stosuje się katalizatory o 3 złożach  1 szerokoporowy, 2
HDS lekkich frakcji  czas życia kilka lat stacjonarnych średioporowy , 3 wąskoporowy
MoS2/CoS/Al2O3 *większe oszczędnośći mocy w zastosowaniach Metale ciężkie adsorbowane są wraz ze wzrostem
HDS ciężkich frakcji- kilka tygodni lub miesięcy mobilnych średnicy porów. M ciężkie sa głębiej penetrowane
MoS2/NiS/Al2O3 *duże wytrzymałości na ścieranie gromadzą się na złożu szerokoporowatym, mniej
*dobre właściwośći mechaniczne przechodzi do kolejnych warstw wraz ze wzrostem
Hydrokraking  konwersja ciężkich frakcji *możliwość odzysku metali szlachetnych średnicy porów, zwieksza się możliwość odkładania tych
naftowych do lżejszych produktów (paliwo). Reakcje z gazem syntezowym w zależności od metali , do Następnych porów trafia surowiec z coraz
Cel: wykorzystanie ciężkich fakcji (mamy dwa katalizatora ( 3 przypadki) podać reakcje, mniejszą zawartością met ciężkich
różne typy: jedno i dwuwarstwowe procesy) produkt oraz katalizator Co zrobić z kat jeśli się już nei opłąca regenerować?
Główny cel: paliwa napędowe Gaz syntezowy  CO + H2 Najpierw magazynować a póxniej utylizować.
Mniej pożądane LPG, niepożądane CH4 i C2H6. 1) kat Ni Ä…ð CH4 Jakie reaktory specjalnej konstrukcji stosuje siÄ™ wkat
Zalety produktów: 2) kat Fe, Co Ä…ð wÄ™glowodory, synteza FT reakcjach heterogenicznych?
-maÅ‚Ä… zawartość S i poliaromatów w paliwach 3)kat Cu, Cr/ZrO Ä…ð synteza metanolu CH3OH Reaktor z kat. Monolitycznym lub w formie siatki.
-wysoka zawartość H (polepszenie spalania) 4)klastery Rh- glikol OH-CH2-CH2-OH Reaktor monolitowy- kształtka ceramiczna poprzecinana
Reaktory ze złożem stałym: surowiec + H2 kanałami >1500
Katalizatory: NH3 w mieszaninie poreakcyjnej.
1 reaktor: Mo-Ni lub Ni-W, noÅ›nik “-Al2)3 lub Metody usuwania: selektywna redukcja i nieselektywna
Spiekanie materiału aktywnego to aglomeracja
glinokrzemian redukcja. Mniej niż 5-10ppm NH3. NH3/NO=0.9 Biorąc
małych krystalitów w większe  krystality łączą
2 reaktor: zeolity (+ mE szlachetne) pod uwagę zależność konwersji NO i przemkianie NH3
się w większe, (migracja krystalitów lub atomów-
Hydrokraking dostarcza czystych paliw. od stosunku moleowego decyduje się na nieco niższy
przez fazÄ™ gazowÄ…, dyfuzja
stosunek niż to wyniki ze stechiometrii. Dozowanie
powierzchniowa)(deaktywacja termiczna)- obiża
Spalanie katalityczne  proces w którym związek elektroniczne amoniaku na podstawie stężenia
stopień dyspersji mat aktywnego obniża aktyw i
i tlen reaguje na powierzchni katalizatora, co rzeczywistego w przemysle stosunek molowy <1
selektyw. Utrata powierzchni aktywnej
prowadzi do całkowitego utlenienia związku. +dozowanie elektroniczne
katalizatora przez jego modyfikacjÄ™ strukturalne.
Można stosować w procesach wytwarzania ciepłą Filtry sadzy w pojazdach z silnikiem z zapłonem
Krystality łączą się ze sobą, żeby mieć mniejszą
i może służyć do usuwania zanieczyszczeń. W wewnętrznym.Regeneracja
energię. Wzrost krystalitów na skutek warunków
najprostszej formie katalizator zastępuje palnik Budowa: rura wdechowa silnika a w niej ceramiczne
reakcyjnych (temp, czas). Krystality zlewajÄ… siÄ™ ze
przy spalaniu paliwa. zamkneicaia, porowate ściany, zatrzymywane cząstki,
sobÄ…. Pojedyncze atomy z pow. Przenoszone sÄ…
Proces zachodzi: wylot spalin. Regfeneracja pasywna: zachodzi gdy osiÄ…ga
przez fazę gazowaą. Spiekanie można ograniczyć
-bezpłomieniowo się temp. 350-599 bez ingerencji sterowania silnika.
przez osadzanie materiału aktywnego na
-przy niższych temperaturach niż spalanie Sadza wchodzi w reakcje z materiałem filtra.Dwutlenek
nośniku.
konwencjonalne azotu ze spalania reaguje z węglem sadzy dając tlenek
Należy zmienić nosnik, i uniemozliwic zderzanie
-wytwarza niższa emisje NOx niż konwencjonalne węgla i tlenek azotu. Te łaacząc się z tlenem dają CO2 i
promotorów. Mocniejsze przyłączenie nośnika,
spalanie. No2. Które wydostają się kanałami wylotowymi do
wstawienie promotora( Żeb się nie
Może być stosowany do dopalania zanieczyszczeń atmosfery. Aktywna regeneracja: wyższe temp. 600 C
przemieszczały) Migracja atomów: zmienić
w gazach spalinowych. czÄ…stki sadzy w filtrze sÄ… spalane. Tu ingerencja
nośnik lub zmniejszyć lotność.
Przebieg procesu spalania kat.: sterownika silnika.
-mieszanina paliwowo-powietrzna jest Parametry struktury katalizatora - wymienić wszystkie
Reforming parowy  metoda produkcji głównie
rozprowadzona na monolit-> rozpoczyna się oraz podać 2 wybrane definicje. Jakimi metodami można
wodoru( do prod. NH3) oraz gazu syntezowego.
proces utleniania je badać.
Reakcja główna  CnHm + nH2O Ä…ð n CO +
- ciepło generowane na powierzchni katalizatora - Powierzchnia właściwa  miara dostępnych
(n+m)/2 H2;
jest przekazywane do gazu, podtrzymując jego powierzchni ja jednostkę masy ciała stałego = suma pow.
reakcje poboczne:
temp. wew. i zew. porów [m2/g]
WGS  z gazem wodnym  CO + H2O Ä…ð CO2 +
-gdy ilość ciepła jest wystarczająca, inicjowana -Porowatość  obj. pustych przestrzeni w cząsteczkach
H2;
jest reakcja homogeniczna lub termiczna, która na jednostkę masy ciała stałego [cm3/g]
Metanowanie  CO + 3H2 Ä…ð CH4 + H20
kończy spalanie paliwa. -Kształt porów  klasyfikuje się w typy lub kształty;
Jest to reakcja endotermiczna - delta H wynosi
Katalizator: monolit ceramiczny lub -Rozkład obj. porów  obj. porów dostępnych [m3/g]
160kJ/mol
samochodowy: ważne dla kinetyki procesu
Temperatury  reformer pierwotny  900-
-washcoat -Dystrybucja wielkości cząst.  dystr. masy cząsek wg ich
1000oC, a drugi reformer 1000-1100oC
-materiał aktywny wielkości
Jak usuwa siÄ™ NOx w UE Preparatyka katalizatora Ni/ZnO2. do 20%
Obecnie w UE do usuwanie NOx stosuje się a)stracanie mat. akt.- roztwór soli + nosnik +zasada->
REAKCJE czułe strukturalnie to reakcje w
metodÄ™ SCR  selektywnej redukcji kontrolowane strÄ…cenie -> odsÄ…czenie kata. ->
których aktywność właściwa w (przeliczeniu na 1
katalitycznej przemywanie, filtr -> suszenie -> kalcynacja. Metoda
centrum aktywne )zależy od wielkości krystalitu.
Reduktor którym jest AMONIAK reaguje pref. do przygotowania kat. zaw. 10-20% mat aktyw.
Reakcja odwodornienia i hydrogenolizy
selektywnie z tlenkiem azotu w kierunku Stosowane sole: FeCl3 (cl- jak promo), Fe(NO3)2 Å‚atwy
cykloheksanu obie są czułe strukturalnie (wykres)
otrzymywania N2, podczas gdy reakcja rozkład, dobra rozpusz, Fe2(So4)3 może zatruć kat.
amoniaku z tlenkiem w kierunku otrzymania Bardzo waż szybkość suszenie. Kalcynacja- proces
Związek reaktora z czasem zycia: Im dłuższy czas
Nox nie pwoienna zachodzić: wygrzewania w wys. temp.
życia tym bardziej idziemy w stonę reaktorów ze
REAKCJE GA
ÓWNE: b)adsorpcja- w zależności od c.s. adsorbuje aniony lub
złożem stałym(nieregenerowanym) im krótszy
4NH3+4NO+O2Ä…ð4N2+ 6H2O kationy zależy od wÅ‚. powierzchni. Po ads nie stosuje siÄ™
tym reaktor w kierunku fluidalnym i coraz
4NH3+2NO2+O2Ä…ð3N2+6H2O promotorów. 1-2% mat aktyw. Nie uzyskuje siÄ™
Å‚atwiejszÄ… regeneracja
Material aktywny (najczęściej stosowane kat równomiernego rozkładu, dodajemy zw. który lepiej
B)katalizator deaktywuje siÄ™ w przeciÄ…gu kilku
średniotemperaturowe) adsorbuje, intersujący nas zw. adsorbuje się wewnątrz
sekund, reaktor jest fluidalny zaÅ› zwiÄ…zek
V2O5/WO3(promotor)/TiO2 (nośnik) cząs.
regenerowany to powietrze.(to jest do schematu
REAKCJE UBOCZNE c)Wymiana jonowa- podob. jak w ads. ale dodatkowo
krakowania katalitycznego ropy Naftowej)
2NH3+2O2Ä…ðN2O+3H2O wymieniajÄ… siÄ™ inne jony niż H+. Jony o niższym Å‚adunku
4NH3+3O2Ä…ð2N2+6H2O zamieniamy na jony o wyż. Å‚. (centrum
Regeneracja - ma na celu zwiększenie aktywności
4NH3+5O2Ä…ð4NO+6H2O powierzchniowe)X-Na+ +Ni2+ -> X-Ni2+ + Na+. Możliwe
która uległa obniżeniu na skutek dezaktywacji .
Iiii są 100% St. wymiany.  często stos dla zeolitów, -uż. przy
Regeneracje należy prowadzić gdy aktywacja
2SO2+O2Ä…ð2SO3 usuwaniu szkodl. skÅ‚., -II- dod. promotorów.
spadla poniżej określonego poziomu.
SO3+H2OÄ…ðH2SO4 d)nasycanie- mokra- stos. nadmiar roztworu, a
Nie można regenerować katalizatory po
NH3+SO3+H2OÄ…ðNH4HSO4 nastÄ™pnie odparowuje siÄ™ rozpuszczalnik, sucha  po
dezaktywacji termicznej.
2NH3+SO3+H2OÄ…ð(NH4)2SO4 wprowadzeniu roztworu kat. jest odrzu suchy,
Zaproponuj preparatykÄ™ katalizatora 0.5 % wprowadza siÄ™ tylko tyle rozt ile potrzeba
Fe/Al2O3/Na. Na jakie parametry procesu 1% Ni/ł-Al203 Preparatyka . Zaproponować katalizator  preparatyki:
trzeba zwrócić uwagę? Zaproponować katalizator 40% Ni/Al2O3. Omówić. 
Adsorpcja z roztworu Ä…ð Ni(NO3)2 Ä…ð kalcynacja
1. wyznacza sie pojemnosc sorpcyjna naszego Metoda impregnacji
NiO/Al2O3 ( T kalcynacji, rozkład materiału
nosnika, np. metoda pierwszej wilgotnosci 1. Otrzymywanie wodorotlenku glinowego
aktywnego.) Ä…ð redukcja H2Ä…ðNi/Al203 ( T
2. przeicza sie na podstawie pojemnosci ile WytrÄ…canie wodorotlenku glinowego z roztworu chlorku
redukcji wpływa na stopień redukcji i stopień
roztworu jest w stanie zaadsorbowac taka masa glinowego. Na statywie zamocowuje siÄ™ dwa wkraplacze
dyspersji Ni.)
nosnika jaka potrzebujemy o równej pojemności tak aby wypływające z nich ciecze
3. obliczamy stezenie soli jaka musimy wziac, aby łączyły się w powietrzu w jedną strugę. W jednym
Katalizator niklowy sporzÄ…dza siÄ™ stosujÄ…c
w takiej ilosci jaka przyjmie nosnik byla zadana wkraplaczu umieszcza siÄ™ 15 % roztworu AlCl3, w drugim
metodę suchej impregnacji nośnika wodnym
ilosc kationow zelaza 25 % roztwór wody amoniakalnej. Potem przemywamy i
roztworem
tutaj trzeba uwazac jaka sol: najlepsze sa octany, suszymy
azotanu niklu ). Ilośd roztworu azotanu
azotany (V) i siarczany (VI) moga sie rozkladac z 2. Formowanie nośnika
potrzebnego do impregnacji nośnika
wydzieleniem kwasnych skladnikow, chociaz i tak Wysuszony wodorotlenek glinowy zarabia siÄ™ na pastÄ™
określa się na podstawie oznaczenia chłonności
zwykle korzystamy z azotanow za pomocą 3 % kwasu azotowego. Potem wytłaczamy i
nośnika
4. impregnujemy zadana iloscia soli nasz nosnik suszymy
w wodzie rozpuszczamy azotan niklu i
5. suszymy - temeratura nie moze byc zbyt 3. SporzÄ…dzanie katalizatora niklowego
otrzymanym roztworem impregnujemy nośnik.
wysoka, ok 110 - 120 stopni, nie mozemy za Katalizator niklowy sporzÄ…dza siÄ™ stosujÄ…c metodÄ™ suchej
Otrzymany katalizator suszymy i kalcynujemy
szybko jej podnosic bo szybkie ogrzewanie sprzyja impregnacji nośnika wodnym roztworem azotanu
Impregnacja
"wyrzucaniu" metalu z wnetrza porow na niklawego (NiNO3X6H2O). Ilość roztworu azotanu
Najprostszą i najczęściej stosowaną metodą
zewnatrz nosnika potrzebnego do impregnacji nośnika określa się na
osadzania składników aktywnych na nośnik jest
6. po wysuszeniu nosnik kalcynujemy - uwazamy podstawie oznaczenia chłonności nośnika. Otrzymany
impregnacja. Polega na wypełnieniu porów
znowu na temperature bo zbyt wysoka i zbyt katalizator suszymy na powietrzu przez 12 godzin, a
nośnika roztworem soli metalu aktywnego o
wysoki przyrost moze spowodowac utrate następnie suszymy go w suszarce i kalcynujemy w piecu
właściwym
stopnia dyspersji (na skutek spiekania) albo .Max do 450oC bo potem może nastąpić spiekanie Ni z
stężeniu dla określonego pokrycia powierzchni.
nawet moze spowodowac przejscie z aktywnej Al2O3 a glinian niklu jest nieredukowalny w takich
W pierwszym etapie nośnik, jest suszony celu
formy gamma Al2O3 do formy o malej temperaturach.Aby aktywować katalizator( i otrzymać
usunięcia wilgoci z porów, a następnie
powierzchni wlasciwej alfa-Al2O3 Ni/Al2O3) stosujemy aktywację wodorem wg równania:
wprowadzany jest roztwór soli w
3. (a) MateriaÅ‚ aktywny odpowiada za reakcje NiO + H2 Ä…ð Ni + H2O
ilości wystarczającej do wypełnienia porów i
chemiczną decyduje o aktywności i selektywności Preparatyka 0,3% Cu/Al2O3  tlenek glinu i nośnik tak
zwilżenia zewnętrznej powierzchni cząstek.
katalizatora samo jak wyżej
Rozkład składników aktywnych zależy od
Zmiana materiału aktywnego może spowodować Nanoszenie materiału aktywnego metodą Adsorpcji 
oddziaływania metali aktywnych z powierzchnia
uzyskanie całkiem innych produktów reakcji. wytworzony nośnik będziemy zalewać roztworem
nośnika; im to oddziaływanie jest silniejsze tym
Nośnik  materiał o wysokiej powierzchni Cu(NO3)2 moczy się przez określony czas  następnie nie
bardziej nierównomierny jest rozkład składnika
właściwej, potrezbenej do osadzenia krystalitów. stosujemy przemywania żeby nie cofnąć procesu
aktywnego na
Krystality zwiększają pow. wł. Nośniki na ogół to adsorpcji, jedynie suszymy.
powierzchni nośnika. Szybkośd osadzania się soli
materiały o wys. Powierzchni właściwej i Preparatyka na zeolicie NaY:
metali w porach nośnika zależy od współczynnika
porowatości (nieorganiczne lub organiczne). a) H-Y  tutaj stosujemy wymianę jonową( zalewany
dyfuzji. W preparatyce katalizatora tÄ… metodÄ…
NoÅ›nik ogranicza ilość kosztownego materiaÅ‚u noÅ›nik roztworem NH4NO3 )wg równania NaY + NH4+ Ä…ð
stosuje się dwukrotną obróbkę termiczną (po
aktywnego-poprzez osadzenie małych krystalitów NH4Y + Na+ a po kalcynacji zostaje H-Y + NH3
impregnacji prowadzi siÄ™ suszenie i kalcynacjÄ™)
na powierzchni (materiał aktywny stanowi tylko b) 3%NiY  Tutaj preparatyka jak w katalizatorze
niewielki ułamwek masy całego kataliz ora. Małe Ni/Al2O3 tylko zamiast tlenku glinu mamy zeolit  należy
Suszenie
krystality łączą się ze sobą, żeby mieć mniejszą zwrócić uwagę na temperaturę kalcynacji aby nie
prowadzi siÄ™ w celu wykrystalizowania soli na
energię (zjawisko spiekania). Nośniki zapewniają następowało spiekanie
powierzchni porów. Jeśli suszenie nie jest
optymalną dystrybucję porów (wpływa na opory
przeprowadzone w sposób właściwy, może
dyfuzyjne) Nośnik zwiększa wytrzymałość Proces zakoksowania katalizatora:
doprowadzid do nierównomiernego rozłożenia
mechaniczną i termiczną. Nośnik może prowadzić Zakoksowanie- tworzenie depozytu węglowego. = koks
składników aktywnych. Gdy jest zbyt wolne,
do tworzenia kat polifunkcyjnego prze katalityczny = pozostałości węglowe na powierzchni
może doprowadzid do osadzenia substancji w
wprowadzenie dodatkowych centrów aktywnych. katalizatora. Powoduje:
dolnej lub
(b) 1-oczyszczanie gazów odlotowych *material -zablokowanie centrów aktywnych,
środkowej części porów, jeśli zbyt szybkie - -zmniejszenie SBET,
aktywny Pt lub Pt+Rh lub Pt+pallad+Rh *mat
odparowanie może doprowadzid do migracji soli -blokownie porów.
aktywny odpowiada za reakcje chemicznÄ…
na
decyduje o aktywności i selektywności kat, Pt Zapobieganie zakoksowaniu:
zewnątrz porów. Warunki suszenia dobiera się -zmniejszenie szybkości odkładania
decyduje za utlenianie, Rh za redukcjÄ™ NOx
eksperymentalnie. W czasie suszenia zachodzi - zmiana składu katalizatora
Działanie katalizatora jest redukcyjno-utleniające
także
-redukcja NOx: 2NO+2COÄ…ð N2+2CO2 -usuwanie depozytu w czasie reakcji.
usunięcie wody związanej fizycznie.
-utlenianie CO i CxHy: 2CO+O2Ä…ð 2CO2 Możemy regenerować wypalajÄ…c koks.
Kalcynacja.
2C2H6+7O2Ä…ð 4CO2+6H2O Depozyt wÄ™glowy tworzy siÄ™ przy reakcjach z reagentami
Wykrystalizowana sól może ponownie ulec
zawierajÄ…cymi C, powstaje m.in. na centrach kwasowych
rozpuszczeniu, jeśli jest wystawiona na
Broensteda. Dodatnie KOH blokuje centra kwasowe.
działanie wilgoci. Kalcynacja lub wygrzewanie w
Wymiana H+ na K+ powoduje wzrost stabilności.
atmosferze redukcyjnej przekształca sól w tlenek
lub metal i ostatecznie decyduje o rozkładzie
składnika aktywnego na nośniku. Procesy
zachodzÄ…ce
podczas kalcynacji polegają głównie na rozkładzie
prekursorów.
Ostatnim etapem w produkcji naniesionych
składników aktywnych jest aktywacja. Jeśli sam
tlenek
jest składnikiem aktywnym, aktywacja nie jest
potrzebna. Jeśli fazą aktywną w danej reakcji są
metale lub siarczki metali prowadzi siÄ™
odpowiednio redukcjÄ™ lud nasiarczanie. RedukcjÄ™
tlenków do
metali prowadzi się najczęściej na drodze
redukcji wodorem, np.:
Ni 2+ - O2- +2HÄ…ð Ni0+ H2O