Катализатор – это химическое вещество, способствующее ускорению реакции. Он используется в различных промышленных сферах и находит применение в отраслях переработки нефти, химической и нефтехимической промышленности, а также в области экологии, защиты окружающей среды и природопользования.
Существует несколько способов классификации катализаторов:
Все виды катализаторов используют различные металлы, включая драгоценные и цветные металлы, такие как железо, алюминий, платина, никель, хром, кобальт, ванадий, золото, серебро и другие. Промышленные катализаторы бывают гомогенные и гетерогенные. Гомогенные взаимодействуют с веществом, с которым должна пройти реакция, в общей фазе, в то время как гетерогенные создают собственную фазу, отделенную от веществ, вступающих в реакцию. Применение промышленных катализаторов не только позволяет защитить природу от вредных веществ, присутствующих на производстве, но и значительно экономит используемые сырьевые ресурсы.
В течение последних десятилетий наблюдается стремительный рост промышленности, который невозможен без передового развития химических и технологических процессов и их активного внедрения. Широкое использование катализаторов существенно способствует продвижению прогресса, поскольку они обеспечивают превращение низкосортного сырья в продукты высокого качества. Катализаторы могут превращать различные компоненты, такие как сырье, во множество полезных продуктов, включая лекарства, химические реактивы, пластмассу, удобрения и прочие ценные вещества.
Одним из наиболее значимых событий в использовании катализаторов на практике стало начало процесса получения маргарина через каталитическое гидрирование растительных масел. Этот процесс был впервые организован в начале двадцатого века, а затем были разработаны методы получения новых органических материалов. Эфиры, нитрилы, олефины, и кислоты являются основными компонентами для производства пластмасс.
Каталитические процессы обычно связаны с активацией молекул водорода, что стимулирует химические реакции. Этот процесс известен как гидрирование и является основой для многих процессов в переработке нефти, а также в производстве жидкого топлива из угля. Гидрирование растительных масел – это важное свойство катализаторов, широко используемое в пищевой промышленности для производства жиров, маргарина и других пищевых продуктов. В этом процессе мелкодисперсный никелевый порошок обычно используется в качестве катализатора.
Этот катализатор используется редко, однако он имеет важное значение, поскольку способствует образованию бутена, бутана, пропана и стирола.
Большинство катализаторов зависят от кислотных свойств основного компонента, что делает их активными в процессах, таких как нефтепереработка и производство ароматических углеводородов и парафинов. Также активно используются для получения этилированного топлива и бензина с высоким октановым числом. На данный момент не существует универсальной системы классификации катализаторов в промышленности, их тип и природа вещества определяются опытным путем. Однако обычно катализаторы классифицируются по типу каталитической реакции, природе активного вещества и группе процесса катализа. Наиболее комплексный подход считается учитывающим эти параметры, особенно для передовых отраслей промышленности, таких как химическая, нефтехимическая и нефтеперерабатывающая.
Считается, что впервые катализатор был использован в производстве этанола из спирта с добавлением серной кислоты в качестве катализатора. В 18 веке было обнаружено каталитическое действие кислоты в процессе осахаривания крахмала, при этом в качестве катализатора использовались определенные металлы и глина, однако понятие катализа тогда еще не было установлено. В 1834 году Митчерлих предложил понятие контактной реакции, а через год Берцелиус ввел термин "катализ". На данный момент годовой объем производства катализаторов в мире составляет более 800 тыс. тонн. Некоторые катализаторы могут использоваться 6-12 месяцев, в то время как другие могут служить до 10-12 лет. После истечения срока службы важно правильно утилизировать катализатор.