Классификация каталитических процессов.

Жидкофазный металлокомплексный катализ

Все реакционные системы принято делить на гомофазные и гетерофазные. В первом случае в реакционной системе отсутствуют границы раздела фаз. Катализатор и реагенты находятся в одной фазе и в ней же протекают реакции. Гетерофазные реакционные системы имеют хотя бы одну границу раздела фаз.

Каталитические процессы классифицируют следующим образом.

1.         Гетерогеннокаталитические процессы.

2.         Гомогеннокаталитические процессы.

3.         Процессы мицеллярного катализа.

4.         Микрогетерогенный катализ.

5.         Межфазный катализ.

6.         Ферментативный катализ.

Гетерогеннокаталитические процессы всегда протекают в гетерофазных системах,

поскольку есть по крайней мере одна граница раздела фаз – поверхность твердого катализатора, а реагенты, продукты и другие компоненты реакционной системы могут быть газообразными и жидкими. Гомогеннокаталитические процессы могут быть как гомофазными, так и гетерофазными (гидрирование в жидкой фазе с участием растворенного в жидкой фазе катализатора – это гомогеннокаталитический процесс в гетерофазной системе, т.к. есть граница раздела фаз – Н2/раствор, а реакция протекает в жидкой фазе, в которой растворен водород.). Реакция этерификации этанола уксусной кислотой в присутствии растворенного кислотного катализатора при отсутствии расслаивания является гомогеннокаталитическим процессом в гомофазной системе.

К катализаторам, использующимся в промышленности, есть определенные требования по следующим показателям:

1. Активность (производительность).

2. Селективность.

3. Стабильность.

4. Воспроизводимость.

5. Экономичность.

6. Экологичность.

7. Наличие методики регенерации и утилизации отработанного катализатора.

Кроме того, к гомогенным и гетерогенным катализаторам предъявляется ряд специфических требований.

Гетерогенные катализаторы – механическая прочность, определенная теплопроводность.

Гомогенные катализаторы – низкая коррозионная активность, наличие эффективного метода выделения либо катализатора из реакционной системы с последующей регенерацией и возвращением на стадию синтеза, либо продуктов реакции.

Выполнение последнего требования для эффективности гомогеннокаталитического процесса особенно важно в случае для металлокомплексных катализаторов, включающих активные переходные и в том числе благородные металлы.

Методы разделения гомогеннокаталитических жидкофазных реакционных систем.

Существует шесть различных вариантов решения этой проблемы.

1. Выделение наиболее ценных компонентов каталитической системы (чаще всего благородных металлов) следующими приемами.

А). В газовую фазу в виде легколетучих соединений, например, карбонилов;

Б). В другую жидкую фазу (экстракция катализатора);

В). В твердую фазу (кристаллизация, восстановление).

Вариант А достаточно экзотичен и может быть реализован если продукты процесса нелетучие, а катализатор (благородный металл) находится или может быть трансформирован в легколетучие соединения.

Вариант Б возможен, если удастся подобрать экстрагент, растворитель, удовлетворяющий следующим требованиям:

- высокая селективность в отношении растворимости компонентов каталитической системы, т.е. ............