Химическая энциклопедия - катализаторы окисления

ускоряют р-ции окисления мол. кислородом. Используются в процессах парциального (неполного) и глубокого окисления хим. соединений. Катализаторами парциального окисления орг. соед. обычно являются оксиды. Из металлич. К. о. используют лишь Ag. Оксидные К. о., как правило, сложные многокомпонентные системы, состоящие из простых или сложных оксидов металлов V-VIII групп. наиб. активны К. о., обладающие высокой энергией связи металл кислород, такие, как оксиды Mo, Bi, Co, Fe, К и др. Соединение этих оксидов в многокомпонентный К. о. увеличивает его селективность. В пром-сти на катализаторах неполного окисления проводят ряд след. многотоннажных процессов. 1. Окисление этилена до этиленоксида с использованием металлич. Ag (10-15%), нанесенного на a-Al2 О 3, обладающий малой уд. пов-стью; частичное отравление катализатора хлорсодержащими добавками увеличивает селективность катализатора. 2. Окисление СН 3 ОН в формальдегид; для смесей с соотношением СН 3 ОН : воздух = 1:1 используют проволочную сетку из Ag или Ag на a-Al2 О 3, для смесей с содержанием СН 3 ОН < 9% Fe(MoO4)3 + MoO3. 3. Окисление пропилена в акролеин, изобутилена в метакролеин и окислит. аммонолиз пропилена в акрилонитрил в присут. молибдена Bi с добавками СоМоО 4 и молибдатов Fe, а также в присут. оксидных оловои урансурьмяных К. о. Послед. окисление акролеина и метакролеина в акриловую и метакриловую к-ты происходит на оксидах V и Мо. 4. Окислит. дегидрирование бутилена в бутадиен, изопентана в изопрен, этилбензола в стирол в присут. молибдата Bi или ферритных шпинелей, содержащих наряду с оксидами Fe оксиды Mn, Zr, Cr. 5. Окисление бензола в малеиновый ангидрид проводят на V2O5 + MoO3, нафталина во фталевый ангидрид на V2O5 + K2SO4, нанесенных на SiO2, о-ксилола во фталевый ангидрид на ванадиевотитановом К. о. 6. Окисление бутана в малеиновый ангидрид в присут. ванадийфосфорных К. о., модифицированных оксидами Ti, Zn, Те и др. Для неполного окисления СН 4, С 2 Н 6 и С 3 Н 8 селективные К. о. в пром-сти не применяют.

Важнейший процесс окисления неорг. соед. превращ. SO2 в SO3 при получении H2SO4. Для этого процесса используют металлич. K.o. Pt на Al2 О 3 или более активные и устойчивые ванадийоксидные К. о., напр., бариево-алюмованадиевый V2O5 Х 12SiO2 Х 0,5Al2 О 3 Х 2К 2 О Х 3ВаО Х КСl. Катализаторы глубокого окисления металлы платиновой группы Pt, Pd, Rh, реже Ni и Со, а также простые и сложные оксиды металлов VI-VIII групп. Металлич. К. о. отличаются высокой активностью при разл. т-рах. Их используют при дожигании примесей углеводородов, Н 2 и СО, содержащихся в воздухе производств. помещений и выхлопных газах автомобилей. Для увеличения уд. пов-сти Pt и Pd наносят на Al2 О 3, находящийся на пов-сти спец. огнеупорного керамич. носителя; подобные К. о. имеют вид шариков или блоков со сквозными каналами. Среди оксидных К. о. наиб. активны соед. с низкой энергией связи металл-кислород. Они обычно эффективны в процессах, протекающих при комнатной т-ре. наиб. активные К. о. глубокого окисления сложные оксиды типа шпинелей, такие, как хроматы(III) и кобальтаты(III) Fe, Mn, Co, Сr, а также Со 3 О 4 и оксиды типа перовскитов, напр. LaCoO3. При окислении СО в замкнутых системах жизнеобеспечения и в каталитич. обогревателях применяют смешанный катализатор СоСr2 О 4 + Со 3 О 4. В противогазах для защиты от СО используют гопкалитовые патроны, содержащие К. о. состава: 50% МnО 2, 30% СuО, 15% Со 2 О 3, 5% Ag2O; такой К. о. катализирует р-цию окисления СО до СО 2 и активен выше 0°С в отсутствие паров воды. Окисление углеводородов до СО 2 и Н 2 О проводят в осн. на оксидных К. о При окислении СН 4 наиб. активны Со 3 О 4, Cr2O3, MnO, CuO и NiO. Окисление С 2 Н 4 при 250-400°С селективно проводят на Сr2 О 3, при 450-600 °С на Со 3 О 4 или СuО. Пропан обычно окисляют в присут. Сr2 О 3, NiO, МоО или V2O5. Общих закономерностей в подборе К. о. углеводородов не существует. К глубокому окислению относят также превращ. NH3 в NO в произ-ве HNO3; катализатор сетка из сплавов Pt с Rh (см. Азотная кислота). Лит.: Мapгoлис Л. Я., Окисление углеводородов на гетерогенных катализаторах, М., 1977; Голодец Г. И., Гетерогенно-каталитическое окисление органических веществ, Киев, 1978; Проблемы кинетики и катализа, т. 18. под. ред. О. В. Крылова и Н. Д. Шибановой, М., 1981; там же, т. 19, 1985; Сеттерфилд Ч., Практический курс гетерогенного катализа, пер. с англ., М., 1984; Chemical and physical aspects of catalytic oxidation, ed. by J. L. Portefaix and F. Figueras, P., 1980. О. В. Крылов.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

Под ред. И. Л. Кнунянца

1988