KATALITIKI REAKTORI

CILJ KOLEGIJA:

Stjecanje temeljnih znanja iz katalitikog reakcijskog inenjerstva koje ima veliki znaaj u razvoju odrivih tehnologija, zatiti okolia te smanjenju i sprjeavanju emisija tetnih tvari u okoli.

Integralni pristup izvedbi katalizatora i reaktora

Eksperimentalne metode testiranja laboratorijski reaktori, kriteriji za meufazne, unutar fazne i unutar reaktorske gradijente

Podjela katalitikih reaktora s obzirom na:

broj prisutnih fazakretanje katalizatora u reaktoruraspodjelu temperature u reaktoruizmjenu topline s okolinom

Posebnosti izvedbe reaktora s nepokretnim slojem i pokretnim slojem katalizatora

Opi problemi pri projektiranju reaktora (pad tlaka, kvaenje katalizatora, disperzija, mijeanje). Modeliranje katalitikih reaktora

procesni ureaj u kojem se svrhovito odigrava i vodi kemijska reakcija u cilju dobivanja korisnog produkta kemijski reaktor je jedan od mnogobrojnih procesnih aparata (ili procesnih jedinica), koji se susreu u kemijskoj procesnoj industriji bitna razlika kemijskih reaktora u odnosu na ostale procesne jedinice jeste u tome to se u njima provodi kemijska reakcija, uz mogunost istovremenog odigravanja fizikih procesa prijenosa tvari i energije kemijski reaktor je polazna osnova pri dimenzioniranju i projektiranju procesne opreme u okviru kemijskog procesa i predstavlja srce svakog tehnolokog procesa moe biti razliitih oblika i veliina razliit nain rada zavisno o prirodi reakcijskog sustava i njegovog rada kao funkcije temperature, tlaka, katalitikih znaajki i dr. imbenika laboratorijski reaktori korisni za dobivanje temeljnih informacija o reakcijskom sustavu, te odreivanje kinetike reakcije industrijski reaktori bitno drugaiji nain rada

to je kemijski reaktor?

prolostbudunost??artsciencesadanjost?

Katalitiko reakcijsko inenjerstvo je znanstvena disciplina koja se zasniva na povezivanju fundamentalnih znanja iz katalize, industrijske primjene katalize i katalitikih procesa te znanja vezanih za dizajniranje i rad industrijskih kemijskih reaktoraKatalitiko reakcijsko inenjerstvo

Katalitiko reakcijsko inenjerstvoIzuavanje stvarne kinetike reakcije, tj. brzine reakcije u odsutnosti otpora prijenosu tvari i toplineIzuavanje interakcija izmeu fizikih procesa prijenosa i same kemijske reakcije. Takve interakcije mogu znatno utjecati na ukupnu brzinu kao i na selektivnost katalizatora u industrijskim reaktorima. Takve utjecaje potrebno je poznavati prilikom uveanja i prenoenja s laboratorijske na industrijsku razinu

Katalitiko reakcijsko inenjerstvoIspitivanja obino zapoinju u laboratorijskim reaktorima na temelju dobivenih rezultata te primjenom odgovarajuih zakona ouvanja (mase, energije i koliine gibanja odnosno impulsa) mogue je dimenzionirati reaktor koji e omoguiti postizanje maksimalne brzine reakcije te zadovoljavajue selektivnosti s obzirom na eljeni produkt kod optimalnih reakcijskih uvjeta.

KATALITIKO REAKCIJSKO INENJERSTVOREAKCIJSKO INENJERSTVOKATALIZAPROCESI PRIJENOSAREAKCIJSKI MODELIKINETIKANEIDEALNI REAKTORIKATALITIKI REAKTORZRNO KATALIZATORA IDEALNI REAKTORI: kotlasti; protono kotlasti (PKR), cijevni

60 % svih produkata dobiveno je u nekom od katalitikih procesa, 90 % svih modernih kemijskih procesa su katalitiki procesi, u 80 % sluajeva rabe se vrsti katalizatori

Integralni pristup razvoju katalizatora i reaktora

Izvedba katalitike komponente

Izvedba strukturiranog nosaa

Izvedba reaktora

kinetika

teksturalna karakterizacija

oblik, dimenzije, mehanike znaajke

fiziko-kemijska karakterizacija

mehanizam reakcije

znanost o povrini

stabilnost

deaktivacija

prijenost tvari i topline

reakcijsko inenjerstvo

hidrodinamika

Sagledavanje meudjelovanja razliitih elemenata izvedbe katalizatora Sinteza i priprava: aktivna faza(e)vezivo(a) proizvodnja kondicioniranje izmjene in situ Struktura:faza(e) atomska mikro- mezo- makro-Znaajke:kemijske fizike mehaniketoplinske katalitike Primjena:u laboratoriju u postrojenjuitd.

Primjena katalizatora i katalitikih procesa u zatiti okoliaKatalizatori koji se rabe u zatiti okolia mogu se vrlo openito podijeliti na: automobilske i industrijske katalizatore

Industrijski katalizatori - katalizatori koji se rabe za proiavanje otpadnih ili ispunih tokova iz energetskih i industrijskih postrojenja

Kataliza u zatiti okoliaOdnosi se na sve kemijske procese u kojima se rabe katalizatori, a koji omoguavaju: smanjenje emisija oneiujuih tvari u atmosferu, posebice ispunih i dimnih plinova iz automobila i ostalih izvora,konverziju krutog i tekueg otpada u ekoloki prihvatljive produkte, proizvodnju alternativnih, manje tetnih produkata koji mogu zamijeniti ekoloki opasne spojeve kao to su npr. klorofluorougljici (CFCs), zamjenu ekoloki neprihvatljivih katalizatora u postojeim procesima (npr. zamjena H2SO4 i HF koje se rabe u procesima alkilacije sa vrstim superkiselinama), nove kemijske procese za proizvodnju eljenih produkata uz minimalno nastajanje sporednih produkata

Proces 1

Proces 2

Energija

Obrada krutog, tekueg ili plinovitog otpada

Sirovine

Produkt 1

Produkt 2

Metode naknadne obrade

Procesno-integrirana zatita okolia- redizajn procesa - iskoritenje ostataka

Procesno-integrirani (primarni ili preventivni) pristup zatiti okolia i metode naknadne obrade (sekundarni pristup)

Pristup problemima u zatiti okoliaA. primarni ili preventivni - sastoji se u primjeni tzv. procesno- ili proizvodno-integriranih mjera

Cilj: smanjiti ili, ako je mogue, izbjei nastajanje otpadnih tokova neposredno na samom izvoru prije isputanja u okoli.

Pristup problemima u zatiti okoliaProcesno-integrirani pristup zatiti okolia ukljuuje sve raspoloive metode za onemoguavanje ili smanjenje nastajanja otpadnih tokova odnosno metoda recikliranja i ponovne uporabe korisnih sastojaka iz ispusta te koritenje topline otpadnih plinova. Primjeri: novi putovi sinteze, primjena iih i/ili alternativnih sirovina, ulaznih materijala, goriva i sl., optimiranje procesa, tehnike prilagodbe procesa, primjena novih/boljih katalizatora i/ili otapala, recikliranje pomonih materijala, primjena otpadnih tokova kao sirovina u drugim proizvodnim procesima ili pri proizvodnji energije i dr.

Pristup problemima u zatiti okoliaB. Sekundarni pristup zatiti okolia - ukljuuje uporabu razliitih metoda i postupaka naknadne obrade otpadnih tokova, a pritom se razlikuju dvije skupine postupaka: postupci oporabe koji se zasnivaju na uklanjanju pojedinih sastojaka iz otpadnih tokova i njihovom recikliranju u izvorni proces ili na njihovoj ponovnoj uporabi u drugim procesima u obliku polaznih sirovina ili kao izvora energije, postupci razgradnje za uklanjanje tetnih spojeva iz otpadnih tokova bez pronalaenja njihove ponovne uporabne vrijednosti postupci termike i katalitike razgradnje (npr. monolitni reaktori); primjena fotokatalitikih reaktora u obradi otpadnih voda i plinova i dr.

Razliita podruja primjene rezultata kinetikih istraivanja u industrijiRezultati kinetikih istraivanja mogu pridonijeti poboljanju postojeih i razvoju novih katalizatora, mogu dati uvid u mehanizam odgovarajue reakcije, a veliku vanost imaju pri optimiranju i razvoju procesa

KATALITIKI PROCES- izbor i dimenzioniranje reaktora

REAKTOR

?minimalni trokovi ukupnog procesaEKONOMIKA REAKTANTIZAHTJEVIPROCESA

maksimalna selektivnost maksimalna konverzija jednostavno uveanje mali pad tlaka .... sigurnost ....eljeni produktineeljeni produktineizreagirani reaktanti

Katalitiki reaktori - ope znaajkeIzbor i izvedba katalitikog reaktora openito zavise o:vrsti procesa i osnovnim procesnim varijablama: vrijeme zadravanja, temperatura, tlak, prijenos tvari izmeu razliitih faza, znaajke reaktanata i dostupnost katalizatora,

specifinim potrebama procesa (sigurnost, ekoloki zahtjevi, mogunost prenoenja na vee mjerilo, itd.)

specifini zahtjevi procesa (postizanje zadovoljavajue konverzije, selektivnosti, velikog iskoritenja)

ekonomika (minimalni ukupni trokovi procesa)

Sloeni procesi prijenosa u katalitikom reaktoru s nepokretnim slojem

IDEALNO STRUJANJE

MIJEANJEDISPERZIJA

DIFUZIJAREAKCIJA

PROCESI PRIJENOSA

Heterogene reakcije Niz stupnjeva kojima se reaktanti prevode u produkte

MEUFAZNA DIFUZIJA

UNUTARFAZNA DIFUZIJA

POVRINA KATALIZATORA

Stupanj 1: Prijenos reaktanata iz mase fluida do povrine katalizatora.Stupanj 2: Prijenos tvari u zrno katalizatora (ako je porozno) prijenos unutarfaznom difuzijom. Stupanj 3: Adsorpcija reaktanata na povrini katalizatora.Step 4: Kemijska reakcija izmeu adsorbiranih reaktanata i nastajanje adsorbiranih produkata (povrinska reakcija).Stupanj 5: Desorpcija adsorbiranih produkata.Stupanj 6: Prijenos produkata iz unutranjosti zrna katalizatora do vanjske povrine katalizatora.Stupanj 7: Prijenos produkata kroz meufazni sloj do mase fluida.

Stupnjevi 1-7: makrokinetika procesaStupnjevi 3-5: mikrokinetika ili stvarna kinetika procesa

Adsorpcija, kemijska reakcija i desorpcija slijedni procesi (uzastopni)

Meufazna i unutarfazna difuzija slijedni procesi

Unutarfazna difuzija i kemijska reakcija paralelni procesi (odigravaju se istovremeno)

Svaki od navedenih stupnjeva moe biti najsporiji ili limitirajui (rds ili rls) prilikom izvora potencijalnog katalizatora za odgovarajui sustav.engl. rds- rate determining stepengl. rls rate limiting step

Pojednostavljen opi izraz za brzinu ireverzibilne reakcijePojednostavljenje: adsorpcija povrinska reakcija kinetiki izraz desorpcija

Brzina prijenosa reaktanta A do povrine katalizatora: Brzina reakcije na povrini katalizatora:

U stacionarnom stanju jedn. (1) = jedn. (2)

ako je k >> km usporedba sa jed. (1), (Cs)A = 0 difuzija odreuje uk. brzinuako je km >> k usporedba s jedn. (2), reakcija odreuje uk. brzinu

(Cs)A= [km/( km+ k )](Cb)A

Openito

(1) pri visokim temp.

(2) pri niskim temp.

difuzija je rdsreakcija je rds

1. Za reverzibilnu reakciju prvog reda

2. Mogue kinetiko podruje za reakciju plin-krutina znaajan otpor difuziji u pore

dominira homogena reakcija

meufazni prijenos tvari je rdskem. reakcija na povrini je rds

Openito o utjecaju temperaturestvarna brzina kemijske reakcije eksponencijalna zavisnost o T (Arrhenius)prijenos tvari manje izraena ovisnost o T

unutarfazna difuzija: De ~ T3/2

DM ~ T3/2 ako dominira molekularna difuzija DK ~ T1/2 ako dominira Knudsenova difuzijameufazna difuzija: km (ili kf) ~ T3/2

Utjecaj fizikih procesa prijenosa na brzinu katalitikih reakcija

1. promjena stvarne aktivnosti katalizatorato je vea stvarna brzina reakcije vee e biti smanjenje brzine 2. promjena stvarne selektivnosti katalizatora

3. Promjena energije aktivacije i reda reakcije Za reakciju n- tog redaMeufazna dif. je rds Reakcija na povrini je rdsUnutarfazna difuzija je rds 4. Utjecaj na brzinu trovanja katalizatora Trovanje ulaza pora je podlonije utjecaju od homogenog trovanja

5. Utjecaj brzine regeneracija katalizatora esto je pod utjecaj difuzije O2 ili CO2

6. Utjecaj na temperaturne gradijente koji utjeu na stabilnost katalizatora.

Odreivanje radnih uvjeta za mjerenje stvarne kinetike reakcije 1. Izabere se maksimalna temperatura reakcije.2. Provede se serija mjerenja pri razliitim protocima, ali jednakim omjerima W/F , i mjeri se ukupna konverzija X.

3. Provede se serija mjerenja za razliite veliine zrna katalizatora, ali pri istom omjeru W/F

4. Zatim se provedu eksperimenti pri sljedeim uvjetima:

Izvedba reaktora kao rezultat djelovanja razliitih imbenika

REAKTORprocesni uvjetivrsta reaktanatakonverzija, raspodjela produkatatermodinamikanain rada: kontinuirano polukontinuirano diskontinuiranohidrodinamika: kontakt razliitih faza, neidealno strujanje, raspodjela vremena zadravanjaprijenos tvari i toplinekinetikamorfoloke i mehanike znaajke katalizatora

ukljuuje rjeavanje sljedeih kljunih problema:

izbor reaktora s obzirom na nain strujanja fluida, uklanjanje/dovoenje topline, prijenos tvari i energije, dinamiku fluida i ostalo (deaktivacija katalizatora, vijek trajanja katalizatora, mogunost regeneracije katalizatora, itd.)Izbor i proraun reaktora za odreeni kemijski proces

Podjela katalitikih reaktoraPrema broju prisutnih fazaPrema prirodi katalizePrema kretanju katalizatoraPrema raspodjeli temperature u reaktoruPrema izmjeni topline s okolinom

Podjela katalitikih reaktora s obzirom na broj prisutnih faza:Reaktori s dvije faze, npr. sustav plin/krutina i kapljevina/krutina

Reaktori s tri faze, npr. sustav plin/krutina/kapljevina.

Broj i vrsta prisutnih faza (G/S, G/L, G/L/S, L/L/S) neposredno utjeu na procese meufaznog prijenosa tvari i topline izmeu faza u kontaktu. viefazni reaktori najmanje 2 reaktanta, a kruta faza je uglavnom katalizator

Reaktori u sustavima s dvije faze (G-S, L-S)

Najee reakcije u plinskoj fazi, koje se odigravaju u prisutnosti vrstog katalizatora (reaktori s nepokretnim slojem katalizatora) imaju brojne tehnike prednosti u odnosu na druge sustave.

Mogu se provoditi kontinuirano kod niskog do srednjeg tlaka

U usporedbi s procesima u kapljevitoj fazi, zahtijevaju neto vie temperature reakcije i zbog toga toplinski stabilnije polazne materijale, produkte i katalizatore.

Selektivnost procesa esto je znatno nia od selektivnosti procesa koji se provode u kapljevitoj fazi.

Od posebne vanosti za takav tip reakcija je velika povrina. Zavisno o vrsti katalizatora (veliina zrna, poroznost i sl.), potrebnom vremenu zadravanja, nainu masenog toka i prijenosu topline, mogu se koristiti razliite izvedbe reaktora s nepokretnim i pokretnim slojem katalizatora.

Najznaajniji imbenici pri izvedbi ovih reaktora su:

raspodjela vremena zadravanja (utjecaj na konverziju i selektivnost)

temperatura (odravanje temperature unutar zadanih temperaturnih intervala u aksijalnom i radijalnom smjeru; minimalna temperaturna razlika izmeu reaktanata i povrine katalizatora, kao i unutar sloja, odnosno zrna katalizatora)

vijek trajanja katalizatora i mogunost regeneracije katalizatora

pad tlaka, kao funkcija oblika i dimenzija katalizatora te brzine strujanja

Najee primjenjivani reaktori za katalitike reakcije u heterogenim sustavima u kemijskoj i petrokemijskoj industriji su reaktori s nepokretnim slojem i reaktori s pokretnim slojem. Meutim, najee se koriste upravo reaktori s nepokretnim slojem.

Reaktori u sustavima s tri faze Reakcije reaktanata u plinovitom ili kapljevitom stanju na krutim katalizatorima (u sustavima s tri faze) zahtijevaju intenzivno mijeanje ili drugi nain ostarivanja dobrog kontakta izmeu faza da bi se omoguio zadovoljavajui prijenos tvari iz plinske faze do kapljevite faze i iz kapljevite faze do povrine katalizatora.

Viefazne reakcije este su u industrijskoj praksi u kem. i petrokem. industriji

Primjer znaajnijih reakcija: reakcije hidriranja kapljevina na plemenitim metalima, reakcije aminacije, oksidacije i sl.

Uobiajeni plinovi: vodik, kisik, vodena para, amonijak

mogunost rada pri niim T

postizanje vee selektivnosti (zbog izbjegavanja sporednih reakcija ili zbog upotrebe kapljevite faze kao otapala)

vea uinkovitost katalizatora i due vrijeme zadravanja

izbjegavanje lokalnih pregrijavanja (tzv. vrue toke) zbog bolje toplinske vodljivosti i toplinskog kapaciteta kapljevina

razliite mogunosti izvedbe i geometrije sustava

Prednosti trofaznih u odnosu na dvofazne reaktorske sustave

- poveanje otpora prijenosu tvari kroz sloj (film) kapljevine koja okruuje zrno katalizatora

- smanjenje brzine kemijske reakcije zbog rada pri niim temperaturama

Nedostaci trofaznih u odnosu na dvofazne reaktorske sustave

Usporedba procesa u kapljevitoj fazi i procesa u pl. faziProcesi u kapljevitoj fazi daju vee konverzije s obzirom na prostorno vrijeme u odnosu na procese u plinskoj fazi

Vea toplinska vodljivost kapljevina omoguava bolji prijenos topline

Kod provoenja reakcija u kapljevitoj fazi na brzinu reakcije se moe utjecati sprjeavanjem sekundarne reakcije u kapljevitoj fazi te modifikacijom aktivnih centara na katalizatoru

Nedostaci procesa u kapljevitoj fazi

oteana separacija i proiavanje produkata reakcije (dodatni trokovi vezani uz naknadne separacijske procese)

oteana separacija suspendiranog katalizatora od produkata reakcije

prijenos tvari je otean zbog prisutnosti kapljevite faze, zbog toga je neophodno intenzivno mijeanje to podrazumijeva i potrebu za mehaniki stabilnim katalizatorom odnosno nosaima katalitiki aktivnih centara.S obzirom na izvedbu katalizatora viefazni reaktori se mogu podijeliti na reaktore s nepokretnim slojem katalizatora i suspenzijske reaktore u kojima je katalizator fino dispergiran u kapljevini.

Primjeri razliitih izvedbi reaktora za sustav plin-kapljevina-krutina

Nepokretni sloj

prokapni sloj

monolit

Suspenzijski

mehaniko mijeanje

kolonski tip

Industrijski primjeri katalitikih viefaznih katalitikih reaktora 2 fazeKatalitiki reaktori s nepokretnim slojem katalizatora:Parcijalna oksidacija o-ksilena do ftalnog anhidridaHidriranje aromata do olefinaDehidriranje etilbenzena do stirena

Katalitiki reaktori plin/kapljevina u vrtlonom sloju:Katalitiki kreking (FCC)Proizvodnja alil kloridaProizvodnja ftalnog anhidridaProzvodnja akrilonitrila (Sohio proces)

Industrijski primjeri katalitikih viefaznih katalitikih reaktora 3 fazeProkapni reaktor (G-L-S)Katalitika hidrodesulfurizacijaKatalitiko hidriranjeKatalitiko hidrokrekiranjeReaktor s uronjenim slojemFischer-TropschLikvefakcija ugljena Suspenzijski reaktor s mehanikim mijeanjemHidriranje masnih kiselina i nezasienih mastiHidriranje acetonaSuspenzijski kolonski reaktorKatalitika oksidacija olefinaIzomerizacija ksilena u kapljevitoj faziReaktor s vrtlonim slojem (G-L-S)Prozvodnja kalcijevog sulfitaLikvefakcija ugljena, SRC process

Temeljne znaajke viefaznih trofaznih reaktoraViefazni reaktori su jako heterogeni; zbog injenice da reaktanti mogu dolaziti u razliitim fazama u sustavu su prisutni razliiti stupnjevi prijenosa tvari i topline koji mogu utjecati na rad reaktora Pojava koncentracijskih profila reaktanata i produkata: Reaktant A je obino apsorbiran u kapljevini; on reagira na povrini katalizatora s reaktantom koji je tamo prisutan. Ako je katalizator porozan oba reaktanta difundiraju prema aktivnim centrima unutar katalizatora, a produkti difunduiraju u suprotnom pravcu. Ako je kvaenje katalizatora nepotpuno reaktant A izravno se adsorbira u kapljevini koja ispunjava pore katalizatora

Temeljne znaajke viefaznih trofaznih reaktoraDa bi se procijenila opaena brzina reakcije potrebno je znati stvarnu brzinu kemijske reakcije i brzine prijenosa reaktanata

Ako je ukljuena kemijska ravnotea potrebno je znati i brzine prijenosa produkata

Brzine prijenosa zavise o:- tipu, geometriji i veliini reaktora, - veliini katalizatora i nainu njegovog pakiranja u sloju, - radnim uvjetima

Detaljan dizajn trofaznih reaktora podrazumijeva poznavanje:Hidrodinamike i naina strujanjaPada tlakaZadrke faza i meufaznih povrinaOtpora prijenosu tvari i toplineDisperzije i povratnih mijeanjaRaspodjele vremena zadravanja faza i pojava vezanih uz segregaciju

Podjela katalitikih reaktora s obzirom na prirodu katalizeHomogeno-katalitiki reaktoriHeterogeno-katalitiki reaktori

Kataliza moe biti:a)Homogena ako su svi uesnici reakcije ukljuujui i katalizator u istoj fazi (plinskoj ili kapljevitoj)

b)Heterogena ako se uesnici reakcije ukljuujui i katalizator nalaze u razliitim fazama

Homogeno-katalitiki reaktoriPrimjer: alkilacija izobutana sa alkenima uz uporabu kiselina kao to su HF i H2SO4 kao katalizatora.

Velik dio istraivanja u homogenoj katalizi temelji se na uporabi prijelaznih metala i njihovih kompleksa kao katalizatora. Ovi katalizatori postaju sve vaniji i ve imaju brojne industrijske primjene.

Primjena homogene katalizegotovo u svim podrujima u kemijskoj procesnoj industriji, a posebice:

u reakcijama polimerizacije, pri proizvodnji razliitih kemikalija (otapala, deterdenti, plastifikatori)u proizvodnji finih kemikalija.

Homogeno-katalitiki reaktoriDijele se slino kao i nekatalitiki reaktori:

protono kotlasti reaktori cijevni reaktori kotlasti reaktori

Izbor reaktora zavisi o:eljenom omjeru volumena plina i kapljevine,

brzini reakcije (brza ili spora) u odnosu na fizike znaajke,

prijenosu tvari,

kinetici (pozitivna, negativna, nultog reda),

lakoi uklanjanja topline,

odravanju temperature u reaktoru, itd.

Usporedba homogene i heterogene katalize:Homogena kataliza:

Reakcijska smjesa sadri katalitiki aktivnu komponentu (kompleks) u otopini - katalizator je u potpunosti izloen i dostupan reaktantimaVelika disperzija aktivnih centara smanjen utjecaj neeljenih spojeva na aktivnost katalizatora (smanjena mogunost trovanja), npr. jedna molekula otrova blokira samo jedan aktivni centarHeterogena kataliza:

Katalitiki aktivna komponenta (npr. metal) uglavnom se nanosi na odgovarajui nosa samo atomi na povrini su izloeni reaktantima- jedna molekula otrova blokira ulaz u poru katalizatora (koja moe sadravati puno aktivnih centara)

Usporedba homogene i heterogene katalizeUinkovitostaktivni centrikoncentracijaselektivnostdifuzijski problemireakcijski uvjetiprimjenljivostpad aktivnostisvi metalni ioniniskavisokagotovo odsutni

blagi (50-200 C)ogranienaireverzibilne reakcije sa produktima; trovanjesamo atomi na povrinivisokaniskaprisutni

razliiti (esto 250 C)irokasinteriranje kristalita metala; trovanjeHomogenaHeterogena

Usporedba homogene i heterogene katalizeKatalitike znaajke

struktura/stehiometrijamogunost modifikacijetermika stabilnostHomogenaHeterogenadefiniranavelikaniskanedefiniranamalavisoka

Usporedba homogene i heterogene katalizeHomogenaHeterogenaSeparacija katalizatora ponekad oteana (kemijska razgradnja, destilacija, ekstrakcija)

filtracija

Usporedba homogene i heterogene katalizeRecikliranje katalizatora

Trokovi gubitaka katalizatora Mogue

velikinije neophodno (nepokretan sloj) ili je olakano

mali HomogenaHeterogena

Pregled metoda za separaciju katalizatora/produkata u homogenoj katalizi

problem separacije katalizatora i nastalih produkata jedan od znaajnijih problema vezanih uz uporabu homogeno-katalitikih procesa

Uklanjanje katalizatora iz struje produkata vano zbog vie razloga:

katalizator je esto vrlo skup (posebice Rh)lignadi su skupi (npr. fosfini)metalni katalizator ili ko-katalizator je opasan za okoli (npr. Co, MeI)metali djeluju kao katalizatori za oksidacijukatalitike komponente nisu dozvoljene u sastavu produkata.

Proiavanje produkataProiavanje produkata ne ukljuuje samo uklanjanje katalizatora nego i:

uklanjanje ko-katalizatora (npr. u proizvodnji octene kiseline metil jodid djeluje kao ko-katalizator; vrlo je toksian), razgradnju produkata liganada, razgradnji neizreagiranih reaktanata razgradnju sporednih produkata reakcije.

Tablica- Podjela homogeno-kataliziranih procesa s obzirom na nain separacije katalizatora i produkata reakcijeNain separacijeProcesNema separacijePolipropenski proces u plinskoj faziKruti produkt, katalizator u otopiniTereftalna kiselinaPlinoviti produkt, katalizator u otopiniAcetaldehid Hidroformilacija propena sa konvencionalnim Rh kompleksomDestilacijaOctena kiselinaHidroformilacija s modificiranim Co kompleksomDimetiltereftalatKapljevina-kapljevina separacijaHidrofromilacija propena sa Rh kompeksom topljivim u vodiHidroformilacija s nemodificiranim Co kompleksom