Dispers katalizatorlar - Toshkent kimyo-texnologiya instituti y. Q. Qodirov, A. T. Ruziboyev, A. A. Abdurahimov...

Dispers katalizatorlar
Kukunsimon katalizatorlar moyli suspenziya ko’rinishida qo’llaniladi va ularda
zarracha o’lchami 15 mkm dan yuqori bo’lmaydi. Bu katalizatorlar dispers yoki
suspenziyalangan deb ataladi. Dispers katalizatorlar asosan nikel, platina, palladiy
va mis metallaridan tayyorlanadi. Shulardan yuqorida ko’rsatilgan talablarga javob
bera oladigani nikel bo’lgani uchun, ko’proq undan sanoat katalizatorlari
tayyorlanadi.
203
Katalizatorning ishchi yuzasini oshirish va uni salomasdan ajralishini
osonlashtirish uchun turli xil eltuvchilardan(kizelgur, silikagel, alyuminiy oksidi)
foydalaniladi.
Sanoatda ishlatiladigan nikelli katalizatorlarning turi juda ko’p bo’lib, MDHda
ulardan ayrimlarigina ishlatiladi xolos. Shulardan nikel formiat, kizelgurli nikel,
nikel-mis va stearinga o’tqazilgan nikelli katalizatorlar keng qo’llaniladi va ular
tadqiqotchilar tomonidan yaxshi o’rganilgan. Respublikamizda ko’proq nikel-mis
katalizatorlaridan foydalaniladi va katalizatorning samaradorligi uning tarkibiga,
tayyorlanish uslubiga va metall zarrachalarining o’lchamlariga bog’liq bo’ladi.
Kukunsimon nikel-mis katalizatorlari dastlab nikel va mis oksidlari
aralashmasidan olingan. Bu katalizatorni tiklash, nikel va mis oksidlarini alohida-
alohida olib tayyorlangan katalizatorga nisbatan birmuncha past haroratda amalga
oshadi.
Misni nafaqat katalizatorni tiklash haroratini pasaytirishi, balki nikelning
kristall panjarasiga mis atomlarini kiritilishi tufayli uning yuzasida aktiv tiklanish
markazlari hosil bo’lishi natijasida uning aktivligini ham oshirishi aniqlangan.
D.V. Sokolskiy o’zining hamkasblari bilan birgalikda nikel va misni 1:1 dan
9:1 gacha bo’lgan nisbatlarini ularning aktivligiga ta’sirini o’rgangan. Bunda,
metallarning eltuvchi (xrom oksidi)ga umumiy nisbati doimiy bo’lib, 1:2 ga teng.
Ni:Cu = 1:1 nisbatda katalizator eng yuqori aktivlikni namoyon etgan. Paxta moyini
trepeldagi nikel-mis katalizatori ishtirokida gidrogenlansa, gidrogenlash tezligi
tajriba olib borilayotgan haroratga qarab ikkita maksimumga ega bo’ladi.
Ni:Cu=1:2,
1:1, 2:1
nisbatdagi katalizatorlar yetarli darajadagi aktivlikka ega hisoblanadi.
A.L. Markman va A.I. Glushenkovalar Ni:Cu katalizatorining gidrogenlash va
izomerlash xususiyatlariga nikel va misni 1:9 dan 10:0 gacha oraliq intervaldagi
nisbatlarining ta’sirini o’rganib, Ni:Cu = 1:1 nisbatda katalizator yuqori aktivlik va
izomerlash xususiyatlariga ega bo’lishini aniqlashdi.
Sanoat miqyosida nikel-mis katalizatorlarida yog’larni gidrogenlashning ko’p
yillik tajribalari shuni ko’rsatadiki, katalizator aktivligi nafaqat uning tarkibiga,
balki katalizatorni olish sharoitiga ham bog’liq ekan.
204
O.O. Borodina va A.I. Glushenkova cho’ktirish uslubini nikel-mis katalizatori
aktivligiga ta’sirini tadqiq qilib, teskari cho’ktirish yo’li (soda eritmasiga nikel va
mis sulfat tuzlari eritmasini qo’shish) bilan olingan katalizator to’g’ri cho’ktirish
yo’li (sulfat tuzlari eritmasiga soda eritmasini qo’shish) bilan olingan katalizatorga
nisbatan ko’proq aktivlikka ega bo’lishini ko’rsatib berishdi.
Engelhard firmasining N-745 va SP-10 katalizatorlarida kungaboqar moyi va
uning palma oleini bilan aralashmasini gidrogenlab olingan mahsulotlarni
taqqoslash linol va olein kislotalar, hamda stearin kislotalari guruhlarida sodir
bo’ladigan o’zgarishlarni tahlilidan ma’lum bo’ldiki stearin miqdori dastlabki xom
ashyo tarkibidagi stearin miqdoridan hamda olein kislotalaridan ko’p bo’ladi.
Dastlabki aralashmaga palma oleinini kiritish N-745 katalizatorining gidrogenlash
xususiyatini oshiradi. Ikki qo’shbog’li kislotalarning o’zgarish (gidrogenlanish)
darajasi 91,7% dan 99,3% gacha oshadi[117].
VNIIJ mutaxassislari spred uchun tarkibi va qattiqligi turli xil bo’lgan yog’
aralashmalarining turli variantlarini tayyorlash va ishlab chiqish bo’yicha keng
ko’lamdagi tadqiqot ishlarini olib borishdi. Ularning fikricha, tarkibida trans
kislotalari mavjud bo’lgan gidrogenlangan yog’lar yuqori qattiqlikka ega,
aralashtirganda qattiqligini saqlab qoladi, asosiysi ishlov berishga qulay, yaxshi
kristallanadi, mayda kristalli struktura hosil qiladi. Gidrogenlangan yog’larning
yuqori haroratda eruvchan trigliseridlari mustahkam kristal panjaralar hosil qiladi.
Ular past haroratda eruvchan suyuq trigliseridlarni, hamda yog’da dispergirlangan
suv tomchilarini ishonchli ushlab turadi. Trans kislotalar miqdori kam va qattiqligi
yuqori bo’lgan yog’lar, masalan, qisman gidrogenlangan palma oleini afzal
hisoblanadi[118,119].
Tabiiy o’simlik moylari va ularning aralashmalari saqlash jarayonida
oksidlanish va gidrolizlanishga uchraydi. Bu keyinchalik yog’li mahsulot tarkibida
noxush o’zgarishlarni sodir bo’lishiga va uning sifati va xavfsizligini jiddiy ravishda
kamayishiga olib keladi[120].
So’ngi yillardagi tadqiqotlarda, inson tana to’qimalarida oksidlangan lipid
xosilalari miqdorining ortishi ateroskleroz, rak, Alsgeymer, Parkinson va keksalik
205
kasalliklarini keltirib chiqarishi aniqlangan. Shu sababli so’ngi 10-15 yil ichida
lipidlarning perekisli oksidlanish muammolariga qiziqish ortdi. Tirik organizmda
oksidlangan lipidlarning hosil bo’lishi uch omil ta’sirida yuz beradi: boshqariladigan
fermentli oksidlanish, boshqarilmaydigan erkin radikalli oksidlanish va bu
moddalarni tashqaridan, asosan, oziqa bilan kirishi[121].
L.M.
Rabinovich[122]
trigliseridlarni
gidrogenlash
reaksiyalarida
katalizatorning teksturasi (diametri, uzunligi va g’ovak shakli, ularning
taqsimlanishi) uning izomerlash va selektivlik xususiyatlarini belgilab berishini
aniqladi. Trigliseridlarning g’ovakdagi diffuziya qarshiligini bataraf etish uchun
g’ovak diametri 1,0 nm dan kichik bo’lmasligining lozimligi tajriba yo’li bilan
aniqlangan bo’lib, kichik uzunlikdagi g’ovaklarda g’ovak diametri 3,5 nm dan
kichik bo’lmaganda gidrogenlashning yuqori selektivligi va jadalligiga erishilgan.
Tadqiqot ishi[123]da tarkibida mis saqlovchi yangi avlod katalizatorlaridan
foydalanib, rangsizlantirilgan soya va raps moylarini gidrogenlash reaksiyalarining
kinetikasi o’rganilgan. Reaksiya sharoiti: harorat - 210±2
0
C; vodorod bosimi - 1
atm; aralashtirish tezligi - 2700 ayl/min; katalizatorlar konsentrasiyasi (Cu) 0,5; 1,0;
1,5%. Gidrogenlash reaksiyasi soya moyida tez borishi aniqlangan.
N.A. Klimashina va b.[124] sanoat sharoitida palma moyini gidrogenlaganda
harorat 180
0
C dan oshmasligini ta’kidladilar. Bunday holatda istemolchilarni
qanoatlantiradigan organoleptik ko’rsatkichlarga ega mahsulot olinadi va bu
mahsulot tarkibida 36%dan ko’p bo’lmagan trans izomerlar mavjud, lekin margarin
ishlab chiqarishda boshqa moylar bilan aralashtirilganda moylarni bir birida erishi
hisobiga trans izomerlar miqdori talab etilgan miqdorgacha (8% dan ko’p
bo’lmagan) kamayadi.
Kungaboqar va raps moylarini tarkibida mezostrukturali SiO
2
ga
dispergirlangan nanozarrachali Pd mavjud bo’lgan katalizator va sanoat katalizatori
ishtirokida 80-130
0
C harorat va 3,6-9,3 atm vodorod bosimida gidrogenlaganda,
harorat va vodorod bosimi xar ikki katalizatorning aktivligini oshiradi. Palladiyli
katalizator monoyenlarni hosil qilishda sanoat katalizatoriga nisbatan yuqori
selektivlikni namoyon etadi[125].
206
S. Karitala va b. ta’kidlashicha, Ni, Co, Pd, Pt, Fe, Ag va boshqa metal
tuzlaridan olingan va Na borgidridon ishtirokida qaytarilgan katalizatorda soya
moyini selektiv gidrogenlaganda Fe, Ag tuzlaridan aktivligi past katalizatorlar
olinadi. Co tuzlaridan olingan katalizator ishtirokida esa gidrogenlash mahsulotida
minimal miqdorda stearat hosil bo’ladi. Tiklangan Ni katalizatorining aktivligi unga
Pd, Pt, Cu, Cr tuzlarini qo’shganda 2% ga ortadi. Tarkibida 15 va 20% Cu saqlovchi
Cu silikagel katalizatoridan 3-marta takroran foydalanilganda ham o’z aktivligini
yo’qotmaydi.
Tadqiqot ishida[126] Ni va SiO
2
lardan yog’larni gidrogenlash katalizatori
olishda qo’llaniladigan kimyoviy qorishtirish uslubi o’rganilgan. Katalizator
aktivligini baholash uslublari va uni olishning optimal sharoiti aniqlangan.
Shuningdek, uglerodli eltuvchiga o’tqazilgan palladiyli katalizator ishtirokida,
o’simlik moylarini vodorod bilan suyuq fazada gidrogenlab, salomas olish usuli
patentlangan[127]. Bu usulning farqli jihati shundaki, palladiyli katalizator sifatida
nanoklasterli palladiy, uglerodli eltuvchi sifatida esa nanouglerodli klasterli material
qo’llanilgan. Bunda jarayon 60
0
C dan 90
0
C gacha haroratda olib boriladi.
Nanoklasterli palladiyning massasi uglerodli eltuvchining massasiga nisbatan 0,3-
0,4%ni, eltuvchining miqdori esa palladiy metali hisobida, gidrogenlanayotgan
o’simlik moyining massasiga nisbatan 0,002-0,004%ni tashkil etadi.
Mualliflar tomonidan mufel pechda 350
0
C haroratda qizdirib oldindan
aktivlashtirilgan 9 xil nisbatdagi Cu-Cr katalizatorlari (Cu miqdori 16%dan
40%gacha) ishtirokida soya moyini gidrogenlash natijalari keltirilgan. Gidrogenlash
jarayonining selektivligi linolen va linol kislotalari konsentrasiyalari nisbati bilan
ifodalangan konstantaga qarab baholangan. Shuningdek rafinatsiyalangan va
oqlangan soya moyi atmosfera bosimida, standart sharoitlarda gidrogenlanganda,
selektivlikni linolen va linol kislotalarini gidrogenlanish tezliklarining nisbati bilan
baholash ham taklif etilgan[112].
Tadqiqot ishi[112]da soya moyini 3 xil turdagi reaktorlarda 80-160
0
C va 1-5
atm bosimda Pd katalizatori ishtirokida gidrogenlash jarayoni tadqiq qilingan.
Tarkibida massaga nisbatan 1-10% Pd bo’lgan katalizator qo’llanilgan bo’lib,
207
katalizatorlarda metal ko’mir yuzasida turlicha yoyilgan. Katalizatorlar sanoatda
qo’llaniladigan Ni katalizatorlari bilan qiyoslangan. Ko’mirning tashqi sirtiga
o’tqazilgan Pd normal bosimda yuqori aktivlikka ega katalizator bo’lib chiqdi va
tadqiq qilingan harorat diapazonida yuqori selektivlikni namoyon etadi. Odatdagi
sharoitda Pd- Ni katalizatorlari ko’p miqdorda trans kislotalar hosil qiladi. Past
haroratlarda, diffuzion to’siq hosil bo’lganda, Pd katalizatori Ni katalizatorga
nisbatan kam miqdorda trans kislota hosil qiladi. Yaxshilab tayyorlangan Pd
katalizatorning aktivligi Ni katalizatorga nisbatan 15-20 marta yuqori bo’ldi.
Diffuzion to’siq mavjud bo’lmaganda Pd katalizatorni qo’llash taklif etiladi. Paxta
moyini gidrogenlashda ham Ni-Cu katalizatorining aktivlik darajasini trans-
kislotalar hosil bo’lishiga ta’siri o’rganilgan[128].
|