یکتاس

کاتالیست و نقش آن در واکنش های شیمیایی

کاتالیست پتروشیمی چیست؟ کاتالیست ها از مهم ترین و کلیدی ترین ترکیبات برای عملیات صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و شیمیایی کشورها هستند و با توجه به اینکه کاتالیست ها نقش مهمی در تولید انواع سوخت ها و بسیاری از فرآورده های میانی و نهایی دارند اهمیت آنها به طور روز افزونی در حال افزایش است و دانشمندان در پی کشف کاتالیزورهای بهتر با هزینه های مقرون به صرفه هستند. کاتالیزورهای آلی معمولاً نسبت به کاتالیزورهای پایه فلزات انتقالی (-یون) به مقدار بیشتری (مقدار کاتالیزور در واحد مقدار واکنش دهنده) مورد نیاز هستند، اما این کاتالیزورها به صورت عمده در بازار خرید و روش می شوند و به کاهش هزینه ها کمک می کنند.

در حالی که در مطالعه کاتالیسیت ها فلزات انتقالی توجه زیادی را به خود جلب می کنند، مولکولهای آلی کوچک بدون فلزات نیز ممکن است خواص کاتالیزوری از خود نشان دهند و عدم وجود فلزات انتقالی نیز در بسیاری از آنزیم ها مشهود است. این ترکیبات با کاهش موانع انرژی فعال سازی، سرعت واکنش را افزایش می دهند به طوری که تعداد زیادی از مولکول های واکنش به محصول تبدیل می شوند، در نتیجه درصد عملکرد و بازدهی محصولات افزایش می یابد. با این حال، اگر به سطح عمیق تری برویم، از کاتالیزورها برای شکستن یا بازسازی پیوندهای شیمیایی بین اتم ها که در مولکول های عناصر یا ترکیبات مختلف وجود دارد، استفاده می شود.

در این قطعه گازهای سمی مانند کربن منوکسید، هیدرو کربن و اکسیدهای نیتروژن ناشی از احتراق سوخت درون سیلندر، طی یک فرایند شیمیایی به گازهای بی خطر و غیر سمی تبدیل می کند. مثال 1: تهیه آمونیاک توسط فرآیند Haber: گازهای نیتروژن و هیدروژن خالص و خشک به نسبت 1: 3 از طریق یک کمپرسور منتقل می شود که در آن فشار بالایی از 30 تا 200 اتمسفر حفظ می شود. کاتالیست همگن: در واکنشی که کاتالیزور استفاده شده در واکنش و واکنش دهنده ها در یک حالت مشابه از ماده هستند، از این فرآیند به عنوان کاتالیز همگن یاد می شود. نیتروژن واکنش پذیری بسیار کمتری دارد و بازدهی آمونیاک بسیار کم است، برای افزایش بازدهی تولید آمونیاک، NO تشکیل شده به عنوان یک پروموتر استفاده می شود.

کاتالیزور، کاتالیست یا کاتالیزگر چیست؟

واحدهای پتروشیمی: فرایندهای کاتالیزوری در این مورد نسبت به فرایندهای صنعت نفت، حجم خیلی کمتری را اشغال می‌کنند ولی محصولات فوق‌العاده مهم و بسیار متنوعی تولید می‌کنند مانند تولید پلی اتیلن و اتیلن،تولید پروپین، هیدروژن زدایی از پارافین‌های خطی، تولید سیکلو هگزان مبدل‌های کاتالیزوری اتومبیل: در این بخش به صورت مستقیم و غیر مستقیم استفاده می‌شوند. 1- تعریف_کاتالیزور و کاربرد 2- کاربرد کاتالیست‌ها 3- مکانیسم واکنش‌های کاتالیزوری 4- ویژگی‌های یک کاتالیزور خوب 5- کاتالیزورهای همگن و ناهمگن 6- کاتالیزورهای مرغوب و نامرغوب 7-غیرفعال شدن کاتالیزور 8- فرایند تصفیه با هیدروژن 9- جستارهای وابسته 10- منابع.

در کاتالیزورهای همگن، ماده‌ای که به عنوان کاتالیزور به کار می‌رود با مواد واکنش دهنده در یک فازند؛ ولی در یک_کاتالیزور ناهمگن یا کاتالیزور سطحی، مواد واکنش دهنده و کاتالیزور در دو فاز مجزا در کنار هم هستند و واکنش در سطح کاتالیزور صورت می‌گیرد. البته در این موارد امکان وقوع هر دو واکنش از لحاظ ترمودینامیکی میسر است مثلاً کربن مونوکسید و هیدروژن برهم اثر می‌کنند و بسته به شرایط واکنش و نوع کاتالیزور مصرف شده محصولات بسیار متنوعی ایجاد می‌کنند. - مقاومت مکانیکی بالایی داشته باشد - پودر نشود - ساییده نشود - تغییر آرایش ندهد - عملکرد مناسب در دماهای عملیاتی داشته باشد - خاصیت گزینش پذیری - محصولات جانبی کم باشد - عمر مفید بالایی داشته باشد.

کاتالیزورها دارای عمر مفید و معین هستند و با گذشت زمان از فعالیت و تأثیر آن در واکنش کاسته می‌شود یعنی نقاط فعالی روی کاتالیزور وجود دارد که این نقاط به مرور زمان مسموم می‌شوند. نفت و گاز: عمده‌ترین مصرف کاتالیزورها در صنعت نفت در دو فرایند کراکینگ (شکستن مولکول‌های درشت به کوچک) و رفرمینگ (دوباره بازآرایی و ترکیب مولکول‌هایی برای تولید) می‌باشد. کاتالیزورمرغوب کاتالیزوری است که فقط اجازه تشکیل یک نوع محصول را بدهد و اگر در حضور کاتالیزور محصولات متفاوتی امکان تشکیل داشته باشند آن کاتالیزور، نامرغوب تلقی می‌شود. به علت گرانی هیدروژن این روش تا مدت‌ها توسعه چندانی نیافته بود؛ ولی از زمانی که توانستند هیدروژن ارزان قیمت از واحد رفرمینگ بدست بیاورند در پالایشگاه‌ها گسترش یافت.

معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری

کاتالیزورها چه در کاربردهای صنعتی و چه در فرآیندهای بیولوژیکی اهمیت بسیاری دارند، زیرا در واکنش‌های صنعتی لازم است که سرعت واکنش به طریقی افزایش داده شود تا تولید فرآورده‌های حاصل از آن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد، اگر چه می‌توان با افزایش دما سرعت واکنش را به مقدار قابل توجهی افزایش داد ولی از آن جا که افزایش دما با مصرف انرژی همراه است، چنین اقدامی صرفه‌ اقتصادی نخواهد داشت. نانو ذرات مغناطیسی فعالیت کاتالیزوری بالایی داشته و درجه بالایی از پایداری شیمیایی را از خود نشان می دهند ذات پارامغناطیسی و غیر قابل حل بودن نانو ذرات مغناطیسی جداسازی این کاتالیست را از مخلوط واکنش توسط یک آهنربای خارجی آسان می‎سازد که جداسازی راحت و بازیافتنی بودن کاتالیست از ویژگی‌های مهم کاتالیست ناهمگن در واکنش‎های کاتالیستی است.

زیرا واکنش‎هایی که در آزمایشگاه انجام می‌شوند باید از سرعت کافی برخوردار باشند تا بتوان واکنشی را دنبال کرده و با مشاهده آزمایش به نتایجی دست یافت بنابراین برسلیوس فرایندهای کاتالیزوری را اینگونه توصیف می کند؛ کاتالیزورها موادی هستند که سرعت واکنش‌های شیمیایی را افزایش می‌دهند ولی در واکنش مصرف نمی‌شوند. به گزارش مرکز ارتباطات و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، تا آغاز قرن نوزدهم ماهیت کاتالیزورها ناشناخته بود، سرانجام در سال 1835 میلادی، ژان یاکوب برسلیوس شیمیدان سوئدی در بررسی واکنش‎های شیمیایی یکی از خصوصیات مهم واکنش‌ها را سرعت انجام آن‎ها دانست.

بر این اساس طرح پژوهشی" تهیه و شناسایی اورگانوکاتالیست های بازی تثبیت شده بر بسترنانوذرات مغناطیسی و مطالعه کاربرد های آن ها در واکنش های آلی" توسط محققان دانشگاه تربیت مدرس و با پشتیبانی صندوق حمایت از فناوران و پژوهشگران معاونت علمی انجام شد. یک ویژگی برجسته کاتالیزورهای تثبیت شده بر بستر نانو ذرات مغناطیسی این است که به آسانی و با بکارگیری یک میدان مغناطیسی خارجی از محیط واکنش جدا می شوند، فعالیت کاتالیزوری بالایی داشته و درجه بالایی از پایداری شیمیایی را از خود نشان می دهند. مگنیتیت و فرریت به خوبی شناخته شده‌اند و می‌توانند بعنوان بستر مناسبی برای عامل دار کردن با فلزات، اورگانو کاتالیست‌ها و N-هتروسیکل کاربن‌ها و کاتالیست‎های کایرال مورد استفاده قرار گیرند.

انواع کاتالیست ها و واکنش های کاتالیستی

دفتر مرکزی انتشارات بوم سازه (سیویلیکا): تهران، بزرگراه جلال آل احمد، بین خیابان کارگر و بزرگراه چمران، کوچه پروانه، پلاک ۴، ساختمان چمران، طبقه ۴، واحد ۳۱. تمامی خدمات پایگاه سیویلیکا ، حسب مورد دارای مجوزهای لازم از مراجع مربوطه می باشند و فعالیت های این سایت تابع قوانین و مقررات جمهوری اسلامی ایران است. تلفن: ۸۸۰۰۸۰۴۴ ، ۸۸۳۳۵۴۵۰ ، ۸۸۳۳۵۴۵۱ ، ۸۸۳۳۵۴۵۲ - کد پستی: ۱۴۳۹۹۱۴۱۵۳.

کاتالیزگر چیست ؟ | کاتالیزگر در شیمی | تاریخچه کاتالیزگرها | انواع کاتالیزگرها

مشاهدات  “همفری دیوی” مبنی بر اینکه پلاتین احتراق انواع گازها را تسریع می کند، کشف ثبات هیدروژن پراکسید در محلول اسید اما تجزیه آن در حضور باز و فلزاتی مانند منگنز ، نقره ، پلاتین و طلا؛ و مشاهده اینکه اکسیداسیون الکل به استیک اسید در حضور پلاتین کاملاً تقسیم شده انجام می شود.

در جایی که یک ماده معین یا ترکیبی از مواد تحت دو یا چند واکنش همزمان قرار بگیرد که  هر کدام محصولات مختلفی را به همراه دارد ، توزیع محصولات ممکن است تحت تأثیر استفاده از یک کاتالیگر تغییر کند،  که به طور انتخابی یک واکنش نسبت به دیگری از سرعت پیشرفت بالاتری برخوردار شود.

اثر کاتالیزورهای اسید لوئیس بر جهت گزینی و سینتیک واکنش حلقه زائی 1 و 3- دو قطبی بین آزیدو بنزن و آکرولئین: مطالعه نظری با استفاده از DFT

اثر کاتالیزورهای اسید لوئیس بر جهت گزینی و سینتیک واکنش حلقه زائی 1 و 3- دو قطبی بین آزیدو بنزن و آکرولئین: مطالعه نظری با استفاده از DFT. اثر کاتالیزورهای اسید لوئیس بر جهت گزینی و سینتیک واکنش حلقه زائی 1 و 3- دو قطبی بین آزیدو بنزن و آکرولئین: مطالعه نظری با استفاده از DFT. اثر کاتالیزورهای اسید لوئیس بر جهت گزینی و سینتیک واکنش حلقه زائی 1 و 3- دو قطبی بین آزیدو بنزن و آکرولئین: مطالعه نظری با استفاده از DFT. نشانی: تهران، بزرگراه اشرفی اصفهانی، نرسیده به پل بزرگراه شهید همت، خیابان شهید قموشی، خیابان بهار، نبش کوچه چهارم، پلاک 1.

منبع