Hej tamo! Kao dobavljač hemijskih reaktora imao sam svoj pravi udio bavljenja svim vrstama katalizatora koji se koriste u tim reaktorima. Katalizatori su poput neupadljivih heroja hemijskog svijeta. Oni ubrzavaju hemijske reakcije bez da se koriste sebe, što je prilično cool, zar ne? U ovom blogu razbit ću različite vrste katalizatora koje biste mogli koristiti u hemijskim reaktorima.
Homogeni katalizatori
Krenimo od homogenih katalizatora. Ovo su katalizatori koji su u istoj fazi kao i reaktant. Obično su u tečnom rješenju. Jedna od velikih prednosti homogenih katalizatora je da se mogu stvarno dobro miješati sa reaktantima. To znači da mogu blisko komunicirati sa molekulama, što reakcij učini brže.
Na primjer, u proizvodnji estera, sumporna kiselina se često koristi kao homogeni katalizator. Esteri su one slatke - mirisne spojeve koji se koriste u stvarima poput parfema i aroma. Sumporna kiselina pomaže alkoholu i karboksilnoj kiselini da reagiraju da formiraju ester. To čini protoniranjem karbonil grupe karboksilne kiseline, što ga čini reaktivnijim.
Druga zajednička upotreba homogenih katalizatora je u reakciji hidroformacije. Kompleksi na bazi rodijuma koriste se za pretvaranje alkena, ugljičnog monoksida i vodika u aldehide. Ova reakcija je super važna u proizvodnji plastike i deterdženata.
Međutim, homogeni katalizatori imaju i svoje manjine. Jednom kada se reakcija završi, može biti zaista škakljivo odvojiti katalizator iz proizvoda. To može biti problem, pogotovo ako pokušavate napraviti čisti proizvod. A ponekad ovi katalizatori mogu biti prilično skupi. Ali hej, dobro rade svoj posao kada je u pitanju ubrzanje reakcija.
Heterogeni katalizatori
Sada, na heterogene katalizatore. Ovo su katalizatori koji su u drugoj fazi reaktanata. Većinu vremena su čvrste tvari, dok su reaktavi ili plinovi ili tečnosti. Velika stvar o heterogenim katalizatorima je da se lako odvajaju od proizvoda. Možete ih samo filtrirati ili koristiti druge tehnike odvajanja.
Jedan od najpogodnijih - poznatih heterogenih katalizatora je onaj koji se koristi u katalitičkim pretvaračima u automobilima. Platinum, paladij i rodijum presvučeni su na keramičkoj strukturi saća. Kada ispušni plinovi prođu kroz pretvarač, ovi metali kataliziraju reakcije koje pretvore štetne zagađivače poput ugljičnog monoksida, dušida i neplaćenih ugljikovodika u manje štetne tvari poput ugljičnog dioksida, azota i vode.
U hemijskoj industriji, heterogeni katalizatori koriste se u haber - Bosch procesu da naprave amonijak. Gvožđe je glavni katalizator u ovoj reakciji. Dušik iz zraka i vodika reagiraju na površinu željezne katalizatora kako bi se formirao amonijak. Ovo je ogroman ugovor, jer se amonijak koristi za pravljenje gnojiva, koji su neophodni za hranjenje svjetske populacije.
Ali postoje neki izazovi sa heterogenim katalizatorima. Reakcija se događa samo na površini katalizatora, tako da morate imati veliku površinu za reaktore sa kojima biste komunicirali. Zato se katalizatori često izrađuju u porozne materijale ili presvučene na visokoj površini - površine. I vremenom, katalizator se može otrovati nečistoćima u reaktantima, što smanjuje njegovu efikasnost.
Enzimatski katalizatori
Enzimatski katalizatori su posebna vrsta katalizatora koja se sastoji od proteina. Nalaze se u živim organizmima i odgovorni su za cijelu gomilu bioloških reakcija. U hemijskim reaktorima enzimski katalizatori postaju sve popularniji jer su vrlo specifični. Oni mogu katalizirati određenu reakciju s visokom selektivnošću, što znači da možete dobiti čisti proizvod.
Na primjer, u prehrambenoj industriji, enzimi se koriste za pravljenje sira. Rennet, koji sadrži enzim ccymosin, dodan je u mleko da bi ga koaguliralo i pokrenuli sir - izradu procesa. U farmaceutskoj industriji enzimi se koriste za sintetizirati složene molekule. Oni mogu reakcije u blagim uvjetima, kao na sobnoj temperaturi i u vodi, što je mnogo više ekološki prihvatljivije od nekih tradicionalnih hemijskih reakcija.
Međutim, enzimi su također vrlo osjetljivi. Mogu se lako denaturirati promjenama temperature, pH ili prisutnosti određenih hemikalija. To znači da morate vrlo pažljivo kontrolirati reakcijske uvjete kada koristite enzimske katalizatore u hemijskom reaktoru.
Biokatalizatori
Biokatalizatori su šira kategorija koja uključuje enzimske katalizatore, ali i cjelovite - ćelijske organizme. Mikroorganizmi poput bakterija i kvasca mogu se koristiti kao biokatalizatori u hemijskim reaktorima. Oni mogu izvršiti složene metaboličke staze za proizvodnju korisnih hemikalija.
Na primjer, kvasac se koristi za fermentiranje šećera u etanol u proizvodnji biogoriva i alkoholnih pića. Bakterije mogu biti dizajnirane za proizvodnju antibiotika, vitamina i drugih visokokvalitetnih kemikalija. Prednost korištenja cjeline - biokatalizatora ćelija je u tome što mogu samopoliti i kontinuirano proizvoditi katalizator.
Ali i ovdje postoje izazovi. Morate osigurati prave hranjive tvari i uslove rasta za mikroorganizme. A ponekad, proizvod može biti otrovan za ćelije, što može ograničiti produktivnost reaktora.
Odabir desne katalizatora za vaš hemijski reaktor
Dakle, kako odabrati pravi katalizator za svoj hemijski reaktor? Pa, zavisi od nekoliko stvari. Prvo, morate razmišljati o reakciji koju želite izvršiti. Ako vam je potrebna velika selektivnost, enzimski ili biokatalizator možda je dobar izbor. Ako se bavite velikim - industrijskim reakcijama, heterogeni katalizator mogao bi biti praktičniji zbog lakoće razdvajanja.
Reakcijski uslovi su takođe važni. Ako radite na visokim temperaturama i pritiscima, heterogeni katalizator može biti stabilniji. Ali ako želite izvršiti reakciju pod blagim uvjetima, enzimski ili biokatalizator mogao bi biti put.
Trošak je još jedan važan faktor. Neki katalizatori, poput plemenitih metala koji se koriste u heterogenim katalizatorima, mogu biti vrlo skupi. Morate uravnotežiti troškove katalizatora s prednostima koje pruža u pogledu brzine reakcije i kvalitetu proizvoda.
U našoj kompaniji shvatamo da je odabir pravi katalizatora ključni za uspjeh vašeg kemijskog reaktora. Zato nudimo širok spektar reaktora koji su kompatibilni sa različitim vrstama katalizatora. A ako tražite aLab Vakuumski sistem filtracije, pokrili smo te. Ovaj sistem može biti zaista koristan za odvajanje katalizatora i proizvoda, posebno u laboratorijskoj postavci.
Ako ste zainteresirani za učenje više o našim kemijskim reaktorima ili vam je potrebna pomoć u odabiru pravog katalizatora za svoj proces, ne ustručavajte se da se obratite. Ovdje smo da vam pomognemo da iskoristite svoje hemijske reakcije. Bez obzira da li ste mali istraživač ili veliki integrirani proizvođač, imamo stručnost i proizvode kako bismo ispunili vaše potrebe.
Reference
- Smith, JM, van Ness, HC i Abbott, mm (2001). Uvod u termodinamiku hemijskog inženjerstva. McGraw - Hill.
- Levenspiel, O. (1999). Hemijski reakcijski inženjering. Wiley.
- Strier, L., Berg, JM, & Tymlikacija, JL (2002). Biohemikalije. Wh Freeman.
