Was nennt man einen Katalysator? Neutralisatoren für giftige Gase. Vorteile der Verwendung eines Katalysators in der Produktion

Katalyseist der Prozess der Änderung der Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion Katalysatoren– die an einer chemischen Reaktion teilnehmen, aber nicht in die Zusammensetzung der Endprodukte eingehen und durch die Reaktion nicht verbraucht werden.

Einige Katalysatoren beschleunigen die Reaktion ( positive Katalyse ), andere werden langsamer ( negative Katalyse ). Man spricht von negativer Katalyse Hemmung und Katalysatoren, die die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion reduzieren – Inhibitoren.

Es gibt homogene und heterogene Katalyse.

Homogene Katalyse.

Bei der homogenen (homogenen) Katalyse befinden sich die Reaktanten und der Katalysator an der gleichen Position und es gibt keine Grenzfläche zwischen ihnen. Beispiel einer homogenen Katalyse – Oxidationsreaktion SO 2 Und SO 3 in Gegenwart eines Katalysators NEIN(Reaktanten und Katalysator sind Gase).

Heterogene Katalyse.

Bei der heterogenen (ungleichmäßigen) Katalyse befinden sich die Reaktanten und der Katalysator in unterschiedlichen Aggregatzuständen und es besteht eine Grenzfläche zwischen ihnen. Typischerweise ist der Katalysator ein Feststoff und die Reaktanten sind Flüssigkeiten oder Gase. Beispiel für heterogene Katalyse – Oxidation NN 3 Vor NEIN in der Gegenwart Pt(Katalysator ist eine feste Substanz).

Wirkmechanismus von Katalysatoren

Die Wirkung positiver Katalysatoren wird auf eine Verringerung der Aktivierungsenergie der Reaktion reduziert E a(out) , die Wirkung von Inhibitoren ist das Gegenteil.

Ja, zur Reaktion 2 HI =H2+Ich 2 E a(ref) =184 kJ/mol. Wann findet diese Reaktion in Gegenwart eines Katalysators statt? Au oder Pt, Das E a(ref) =104 kJ/mol, jeweils.

Der Wirkungsmechanismus des Katalysators bei der Homogenkatalyse wird durch die Bildung von Zwischenverbindungen zwischen dem Katalysator und einem der Reaktanten erklärt. Das Zwischenprodukt reagiert dann mit einem zweiten Ausgangsmaterial, um das Reaktionsprodukt und den Katalysator in seiner ursprünglichen Form zu erzeugen. Da die Geschwindigkeit beider Zwischenprozesse deutlich höher ist als die Geschwindigkeit des direkten Prozesses, verläuft die Reaktion mit Beteiligung eines Katalysators deutlich schneller als ohne.

Zum Beispiel die Reaktion:

SO 2 +1/2O 2 =SO 3 fließt sehr langsam, und wenn Sie einen Katalysator verwenden NEIN

dann Reaktionen NEIN +1/2О 2 =NEIN 2 Und NO2+SO 2 =SO3+NEIN schnell weitermachen.

Der Wirkungsmechanismus des Katalysators in der heterogenen Katalyse ist unterschiedlich. In diesem Fall erfolgt die Reaktion aufgrund Adsorption Moleküle reagierender Substanzen durch die Oberfläche des Katalysators (die Oberfläche des Katalysators ist heterogen: Sie hat sogenannte aktive Zentren , an dem Partikel reagierender Substanzen adsorbiert werden.). Eine Erhöhung der Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion wird hauptsächlich durch eine Verringerung der Aktivierungsenergie der adsorbierten Moleküle und teilweise auch durch eine Erhöhung der Konzentration der Reaktanten an den Stellen erreicht, an denen die Adsorption stattfand.

Katalytische Gifte und Promotoren.

Einige Stoffe verringern oder zerstören die Aktivität des Katalysators vollständig, so genannte Stoffe katalytische Gifte. Beispielsweise stoppen kleine Schwefelverunreinigungen (0,1 %) die katalytische Wirkung des bei der Ammoniaksynthese verwendeten Metallkatalysators (Eisenschwamm) vollständig. Stoffe, die die Aktivität eines Katalysators steigern, werden Promotoren genannt. Beispielsweise steigt die katalytische Aktivität von Eisenschwamm durch die Zugabe von ca. 2 % Kaliummetaaluminat deutlich an KAlO2.

Anwendung von Katalysatoren

Die Wirkung des Katalysators ist selektiv und spezifisch. Das bedeutet, dass durch den Einsatz unterschiedlicher Katalysatoren aus den gleichen Stoffen unterschiedliche Produkte gewonnen werden können. Dies gilt insbesondere für Reaktionen organischer Substanzen. Beispielsweise in Gegenwart eines Katalysators AlO3 Die Dehydratisierung von Ethylalkohol erfolgt in Gegenwart von Cu– Dehydrierung:

Biologische Katalysatoren, die an komplexen chemischen Umwandlungen im Körper beteiligt sind, werden Enzyme genannt.

Katalysatoren werden häufig bei der Herstellung von Schwefelsäure, Ammoniak, Gummi, Kunststoffen und anderen Stoffen eingesetzt.

Katalysatoren sorgen für ein schnelleres Ergebnis jeder chemischen Reaktion. Durch die Reaktion mit den Ausgangsmaterialien der Reaktion bildet der Katalysator mit diesen eine Zwischenverbindung, die anschließend eine Umwandlung erfährt und schließlich in das erforderliche Endprodukt der Reaktion sowie in den unveränderten Katalysator zerfällt. Nach der Zersetzung und Bildung des gewünschten Produkts reagiert der Katalysator erneut mit den ursprünglichen Reagenzien und bildet eine zunehmende Menge der ursprünglichen Substanz. Dieser Zyklus kann millionenfach wiederholt werden, und wenn der Katalysator aus einer Gruppe von Reagenzien entfernt wird, kann die Reaktion hunderte oder tausende Male langsamer dauern.

Katalysatoren sind heterogen und homogen. Heterogene Katalysatoren bilden bei einer chemischen Reaktion eine eigenständige Phase, die durch eine Trenngrenze von der Phase der Ausgangsreagenzien getrennt ist. Im Gegensatz dazu sind homogene Katalysatoren Teil derselben Phase wie die Ausgangsreaktanten.

Es gibt Katalysatoren organischen Ursprungs, die an der Gärung und Reifung beteiligt sind, sie werden Enzyme genannt. Ohne ihre direkte Beteiligung wäre die Menschheit nicht in der Lage, die meisten alkoholischen Getränke, Milchsäureprodukte, Teigprodukte sowie Honig usw. zu erhalten. Ohne die Beteiligung von Enzymen wäre der Stoffwechsel in lebenden Organismen unmöglich.

Anforderungen an Katalysatorsubstanzen

Katalysatoren, die in der industriellen Produktion weit verbreitet sind, müssen eine Reihe von Eigenschaften aufweisen, die für den erfolgreichen Abschluss der Reaktion erforderlich sind. Katalysatoren müssen hochaktiv, selektiv, mechanisch belastbar und hitzebeständig sein. Sie müssen eine lang anhaltende Wirkung, einfache Regeneration, Beständigkeit gegen katalytische Gifte, hydrodynamische Eigenschaften sowie einen niedrigen Preis aufweisen.

Moderne Anwendungen industrieller Katalysatoren

In der heutigen High-Tech-Produktion werden Katalysatoren beim Cracken von Erdölprodukten, der Herstellung aromatischer Kohlenwasserstoffe und hochoktaniger Gase, der Herstellung von reinem Wasserstoff, Sauerstoff oder Inertgasen, der Ammoniaksynthese und der Herstellung von Schwefelsäure eingesetzt ohne zusätzliche Kosten. Katalysatoren werden auch häufig zur Herstellung von Salpetersäure, Phthalsäureanhydrid, Methylalkohol und Acetaldehyd eingesetzt. Die am häufigsten verwendeten Katalysatoren sind Platinmetall, Vanadium, Nickel, Chrom, Eisen, Zink, Silber, Aluminium und Palladium. Auch einige Salze dieser Metalle werden häufig verwendet.

Die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen kann in Gegenwart verschiedener Substanzen, die keine Reagenzien sind und nicht Teil der Reaktionsprodukte sind, stark ansteigen. Dieses bemerkenswerte Phänomen heißt Katalyse(aus dem Griechischen „Katalyse“ – Zerstörung). Ein Stoff, dessen Anwesenheit in einem Gemisch die Geschwindigkeit einer Reaktion erhöht, wird genannt Katalysator. Seine Menge vor und nach der Reaktion bleibt unverändert. Katalysatoren stellen keine besondere Stoffklasse dar. Bei verschiedenen Reaktionen können Metalle, Oxide, Säuren, Salze und komplexe Verbindungen eine katalytische Wirkung entfalten. Chemische Reaktionen in lebenden Zellen laufen unter der Kontrolle sogenannter katalytischer Proteine ​​ab Enzyme. Die Katalyse sollte als ein wirklich chemischer Faktor zur Steigerung der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen betrachtet werden, da der Katalysator direkt an der Reaktion beteiligt ist. Die Katalyse ist oft ein wirksameres und weniger riskantes Mittel zur Beschleunigung einer Reaktion als die Erhöhung der Temperatur. Dies wird am Beispiel chemischer Reaktionen in lebenden Organismen deutlich. Reaktionen wie die Hydrolyse von Proteinen, die in Laboren unter längerem Erhitzen auf Siedetemperatur durchgeführt werden müssen, finden während des Verdauungsprozesses ohne Erhitzen auf Körpertemperatur statt.

Das Phänomen der Katalyse wurde erstmals 1818 vom französischen Chemiker L. J. Tenard (1777-1857) beobachtet. Er entdeckte, dass die Oxide bestimmter Metalle, wenn sie einer Wasserstoffperoxidlösung zugesetzt werden, deren Zersetzung bewirken. Dieses Experiment lässt sich leicht reproduzieren, indem man Kaliumpermanganatkristalle zu einer 3 %igen Wasserstoffperoxidlösung hinzufügt. Das Salz KMn0 4 wandelt sich in Mn0 2 um und unter Einwirkung des Oxids wird Sauerstoff schnell aus der Lösung freigesetzt:

Der direkte Einfluss des Katalysators auf die Reaktionsgeschwindigkeit ist mit einer Abnahme der Aktivierungsenergie verbunden. Gibt es bei normalen Temperaturen eine Abnahme? und um 20 kJ/mol erhöht sich die Geschwindigkeitskonstante um etwa das 3000-fache. Degradierung E L kann viel stärker sein. Eine Abnahme der Aktivierungsenergie ist jedoch eine äußere Manifestation der Wirkung des Katalysators. Die Reaktion ist durch einen bestimmten Wert gekennzeichnet E. v was sich nur ändern kann, wenn sich die Reaktion selbst ändert. Während die gleichen Produkte entstehen, verläuft die Reaktion unter Beteiligung der zugesetzten Substanz auf einem anderen Weg, durch andere Stufen und mit einer anderen Aktivierungsenergie. Wenn auf diesem neuen Weg die Aktivierungsenergie geringer ist und die Reaktion entsprechend schneller abläuft, dann spricht man von einem Katalysator.

Der Katalysator interagiert mit einem der Reagenzien und bildet eine Zwischenverbindung. In einer der folgenden Reaktionsstufen wird der Katalysator regeneriert – er verlässt die Reaktion in seiner ursprünglichen Form. Die an der katalytischen Reaktion beteiligten Reagenzien interagieren weiterhin langsam miteinander, ohne dass ein Katalysator beteiligt ist. Daher gehören katalytische Reaktionen zu einer Art komplexer Reaktionen, die als seriell-parallele Reaktionen bezeichnet werden. In Abb. Abbildung 11.8 zeigt die Abhängigkeit der Geschwindigkeitskonstante von der Katalysatorkonzentration. Der Abhängigkeitsgraph geht nicht durch Null, da die Reaktion in Abwesenheit eines Katalysators nicht stoppt.

Reis. 11.8.

konstant beobachtet k ausgedrückt durch die Summe k u+ & k c(K)

Beispiel 11.5. Bei einer Temperatur von -500 °C findet die Oxidationsreaktion von Schwefeloxid (1U) statt.

Dies ist eine der Stufen der industriellen Herstellung von Schwefelsäure und verläuft sehr langsam. Eine weitere Temperaturerhöhung ist nicht akzeptabel, da sich das Gleichgewicht nach links verschiebt (die Reaktion ist exotherm) und die Produktausbeute zu stark abnimmt. Diese Reaktion wird jedoch durch verschiedene Katalysatoren beschleunigt, einer davon kann Stickstoffmonoxid (N) sein. Zunächst reagiert der Katalysator mit Sauerstoff:

und überträgt dann das Sauerstoffatom auf Schwefeloxid (1U):

Dadurch entsteht das Endprodukt der Reaktion und die Regenerierung des Katalysators. Die Reaktion hat nun die Möglichkeit, einen neuen Weg einzuschlagen, bei dem sich die Geschwindigkeitskonstanten deutlich erhöht haben:

Das folgende Diagramm zeigt beide Pfade des SO 2 -Oxidationsprozesses. In Abwesenheit eines Katalysators verläuft die Reaktion nur auf dem langsamen Weg und in Gegenwart eines Katalysators über beide.

Es gibt zwei Arten der Katalyse: homogen Und heterogen. Im ersten Fall bilden Katalysator und Reagenzien ein homogenes System in Form eines Gasgemisches oder einer Lösung. Ein Beispiel für die Schwefeloxidoxidation ist die homogene Katalyse. Die Geschwindigkeit einer homogenen katalytischen Reaktion hängt sowohl von den Konzentrationen der Reaktanten als auch von der Konzentration des Katalysators ab.

Bei der heterogenen Katalyse ist der Katalysator eine feste Substanz in reiner Form oder auf einem Träger Träger. Beispielsweise kann Platin als Katalysator auf Asbest, Aluminiumoxid usw. fixiert werden. Reaktantenmoleküle werden an speziellen Stellen auf der Oberfläche des Katalysators – aktiven Zentren – aus einem Gas oder einer Lösung adsorbiert (absorbiert) und gleichzeitig aktiviert. Nach der chemischen Umwandlung werden die resultierenden Produktmoleküle von der Oberfläche des Katalysators desorbiert. An aktiven Zentren wiederholen sich Prozesse der Teilchentransformation. Die Geschwindigkeit einer heterogenen katalytischen Reaktion hängt unter anderem von der Oberfläche des katalytischen Materials ab.

Die heterogene Katalyse wird in der Industrie besonders häufig eingesetzt. Dies wird durch die einfache Durchführung eines kontinuierlichen katalytischen Prozesses erklärt, wenn eine Mischung von Reagenzien durch eine Kontaktapparatur mit einem Katalysator geleitet wird.

Katalysatoren wirken selektiv und beschleunigen eine ganz bestimmte Art von Reaktion oder sogar eine separate Reaktion, ohne andere zu beeinflussen. Dies ermöglicht den Einsatz von Katalysatoren nicht nur zur Beschleunigung von Reaktionen, sondern auch zur gezielten Umwandlung von Ausgangsstoffen in die gewünschten Produkte. Methan und Wasser werden bei 450 °C am Fe 2 0 3-Katalysator in Kohlendioxid und Wasserstoff umgewandelt:

Dieselben Stoffe reagieren bei 850 °C auf der Nickeloberfläche zu Kohlenmonoxid (II) und Wasserstoff:

Die Katalyse gehört zu den Bereichen der Chemie, in denen es noch nicht möglich ist, genaue theoretische Vorhersagen zu treffen. Alle industriellen Katalysatoren für die Verarbeitung von Erdölprodukten, Erdgas, Ammoniakproduktion und vielen anderen werden auf der Grundlage arbeitsintensiver und zeitaufwändiger experimenteller Forschung entwickelt.

Die Fähigkeit, die Geschwindigkeit chemischer Prozesse zu kontrollieren, ist für die menschliche Wirtschaftstätigkeit von unschätzbarem Wert. Bei der industriellen Herstellung chemischer Produkte ist es in der Regel erforderlich, die Geschwindigkeit technologischer chemischer Prozesse zu erhöhen, und bei der Lagerung von Produkten ist es erforderlich, die Zersetzungsgeschwindigkeit oder die Einwirkung von Sauerstoff, Wasser usw. zu verringern. Es sind Substanzen bekannt, die chemische Reaktionen verlangsamen können. Sie heißen Inhibitoren, oder negative Katalysatoren. Inhibitoren unterscheiden sich grundlegend von echten Katalysatoren dadurch, dass sie mit aktiven Spezies (freien Radikalen) reagieren, die aus dem einen oder anderen Grund in der Substanz oder ihrer Umgebung entstehen und wertvolle Zersetzungs- und Oxidationsreaktionen hervorrufen. Die Hemmstoffe werden nach und nach verbraucht und verlieren ihre Schutzwirkung. Die wichtigste Art von Inhibitoren sind Antioxidantien, die verschiedene Materialien vor der Einwirkung von Sauerstoff schützen.

Es lohnt sich auch, daran zu erinnern, was mit Hilfe von Katalysatoren nicht erreicht werden kann. Sie können nur spontane Reaktionen beschleunigen. Wenn die Reaktion nicht spontan abläuft, kann der Katalysator sie nicht beschleunigen. Beispielsweise kann kein Katalysator die Zersetzung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff bewirken. Dieser Prozess kann nur durch Elektrolyse durchgeführt werden, was elektrische Arbeit erfordert.

Katalysatoren können auch unerwünschte Prozesse aktivieren. In den letzten Jahrzehnten kam es in einer Höhe von 20–25 km zu einer allmählichen Zerstörung der Ozonschicht der Atmosphäre. Es wird davon ausgegangen, dass bestimmte Stoffe am Abbau von Ozon beteiligt sind, beispielsweise halogenierte Kohlenwasserstoffe, die von Industriebetrieben und im häuslichen Bereich in die Atmosphäre abgegeben werden.

Der Katalysator ist ein Gerät mit einfachem Design, aber seine Rolle ist recht groß. Durch den Betrieb von Verbrennungsmotoren entsteht eine Menge Schadstoffe, die über den Abtriebspfad in die Atmosphäre abgegeben werden. Der Katalysator reduziert die Giftigkeit der Abgase.

Entstehungs- und Umsetzungsgeschichte

In den 60er Jahren beschlossen Regierungsbehörden in allen entwickelten Ländern der Welt, den Emissionen aus Autoabgasen besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da die Luftverschmutzung durch Autos nicht gesetzlich geregelt war.

1970 wurden die ersten Standards verabschiedet und den Automobilfabriken vorgelegt. Sie enthielten Hinweise zum Schadstoffgehalt in Abgasen. Diese Standards verlangten, dass Fahrzeuge Konverter verwenden, die die schädlichen Auswirkungen von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen neutralisieren würden. Im Jahr 1975 wurde der Einsatz von Katalysatoren vorgeschrieben.

Neutralisatoren für giftige Gase

Jeden Tag tauchen immer mehr Autos auf den Straßen auf. Das Auto ist eine starke Quelle der Luftverschmutzung. Vor allem in Großstädten und Großstädten ist die Luft mit Gasen gefüllt.

Es werden immer mehr neue Gesetze veröffentlicht, die die zulässigen Gasemissionen beim Betrieb von Verbrennungsmotoren begrenzen sollen. Automobilhersteller versuchen, diese Standards zu erfüllen, deshalb verbessern sie ständig die Kraftstoff- und Abgassysteme und ändern auch das Design des Motors.

Ein wenig über Emissionen

Um die Emissionen in die Atmosphäre möglichst gering zu halten, kontrollieren moderne Verbrennungsmotoren den darin verbrennenden Kraftstoff ständig und sehr sorgfältig. Dies ist notwendig, um sicherzustellen, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch ideal ist. Bei diesem Verhältnis muss der Kraftstoff zusammen mit dem gesamten Luftsauerstoff verbrennen. Bei fahrendem Auto ist dieses Verhältnis nicht ideal. Manchmal ist das Gemisch mager, manchmal ist es fetter.

Hauptschadstoffe

Die wichtigsten Luftschadstoffe sind heute Stickstoffgas (N2), Kohlendioxid (CO2) und Wasserdampf.

Grundsätzlich sind diese Verbrennungsprodukte ungefährlich. Doch Wissenschaftler glauben, dass Kohlendioxid zur globalen Erwärmung beiträgt. Durch die nicht ideale Verbrennung von Kraftstoff und Luft werden geringe Mengen besonders schädlicher Gase und Stoffe freigesetzt. Für sie wurden diese Geräte geschaffen. Zu den besonders gefährlichen Stoffen zählen Kohlenmonoxid, verschiedene Kohlenwasserstoffe und Stickoxide.

Funktionsprinzip von Katalysatoren

Wenn Sie sich an Ihren Chemiekurs in der Schule erinnern, ist ein Katalysator eine spezielle Substanz, die es Ihnen ermöglicht, eine chemische Reaktion zu beschleunigen oder auszulösen. Es wird jedoch nicht in den Reaktionsprodukten vorhanden sein. Es nimmt einfach am Prozess teil, ist aber selbst kein Reagenz oder Produkt.

In Neutralisatoren oder Konvertern, die in Autos eingebaut sind, gibt es zwei Arten von Katalysatoren. Es wirkt reduzierend und oxidierend. Beide bestehen aus Keramik, die mit Metallen beschichtet ist. Die wichtigsten verwendeten Metalle sind Platin oder Rhodium. Die Idee dabei ist, eine Struktur zu schaffen, die beim Durchströmen von Abgasen die maximale Fläche nutzt, während die Menge an katalytischen Substanzen minimal sein sollte, da ihr Preis recht hoch ist.

Einige Verarbeiter verwenden Gold mit verschiedenen traditionellen Verunreinigungen. Es kann den Oxidationszustand erhöhen. Dies ist notwendig, damit der Ausstoß schädlicher Gase reduziert werden kann.

Arten von Konvertern

Viele moderne Abgas- und Auspuffanlagen sind mit zwei Arten von Konvertern ausgestattet. Das heißt, dass jeder Stoff über ein eigenes Element verfügt, das die Emissionen minimiert.

Der Reduktionskatalysator ist der allererste Schritt im Neutralisations- und Umwandlungsprozess. Hier enthält die Komposition am häufigsten Rodin sowie Platin. Es dient der Neutralisierung von Stickoxiden in Abgasen. Dadurch entstehen Sauerstoff und Stickstoff.

Der oxidative Konverter ist der zweite in dieser Kette. Es soll die Menge an unverbranntem Kraftstoff sowie die Menge an Kohlenmonoxid reduzieren. Durch den Betrieb dieses Konverters entsteht CO2 (Kohlendioxid).

Bei den Designs dieser Geräte gibt es „Waben“ und „Keramikperlen“. Wabenstrukturen sind in modernen Autos häufiger anzutreffen.

Katalysator VAZ

In AvtoVAZ-Fahrzeugen wird als Neutralisator eine mit Platin oder Palladium beschichtete Keramikstruktur verwendet. Der Reduktionskonverter der meisten Modelle verwendet Rhodium und Platin als Neutralisationsmittel.

Die Leute mögen diese Geräte nicht besonders. Erstens ist das Ding ziemlich teuer, und zweitens fallen in unserem Land aufgrund minderwertiger Kraftstoffe oft Konverter aus. Manche Leute ersetzen sie, während andere flammhemmende Katalysatoren verwenden.

Flammenschutz

Dies ist eine Art Ersatz für einen Neutralisator. Die vor ihm liegende Hauptaufgabe besteht darin, den Abgasstrom auszugleichen. Dadurch wird die Funktion der Abgasanlage korrekter und langlebiger. Durch die Verwendung dieser Konstruktionen können Sie dem Auto mehr Leistung verleihen und das Geräusch des Motors wird gleichmäßiger.

Der Hauptunterschied besteht darin, dass die Flammensperre keine schädlichen Emissionen neutralisieren kann. Wie jedoch die inländischen Standards belegen, ist der Abgaswert absolut aller ausländischen Autos viel niedriger als zulässig. Heutzutage ersetzen viele Menschen den Katalysator in ihren Autos (am häufigsten wird dies beim Ford Mondeo durchgeführt) durch Flammensperren. Es wird angenommen, dass der Motor mit diesen Geräten besser „atmet“.

Flammensperrvorrichtung

Der Aufbau ähnelt herkömmlichen Resonatoren. Daher gibt es in europäischen Ländern ein solches Konzept nicht. Diese Einheit wird nichts Geringeres als ein Vorresonator genannt.

Es gibt direkt durchströmte Flammensperren und Geräte mit Diffusor. Letzteres wird als Trichter bezeichnet, der in seiner Mitte mit dem Rohr verschweißt ist. Es drückt Abgase in die Flammensperre.

Probleme beim Austausch des Katalysators

Manchmal ist es bei inländischen und auch ausländischen Fahrzeugen erforderlich, den Wandler auszutauschen. Beispielsweise verbessert der Katalysator des VAZ 2114 die Dynamik des Fahrzeugs deutlich und trägt zudem zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bei.

Der Austausch dieses Teils der Abgasanlage ist nur in zwei Fällen erforderlich. Es wird angenommen, dass ein solches Element dem Auto einen Teil der Leistung entzieht. Allerdings ist eine solche Machtsteigerung ein sehr zweifelhaftes Unterfangen.

Im zweiten Fall würde das Teil ausfallen. Dies passiert, wenn Sie Ihr Auto häufig mit minderwertigem Kraftstoff betanken. Dies geschieht auch aufgrund einiger Motorstörungen, die zu Ölverbrauch und Verstopfung der Waben führen. Eine Reparatur des Katalysators ist erforderlich, wenn sein Körper mechanisch beschädigt wurde. Darüber hinaus kann der Konverter durch das Eindringen von Silikon in den Auspuff unbrauchbar werden. Auch bei Überhitzung ist ein Austausch erforderlich. Wenn sich das Gerät über 970 Grad erwärmt, muss es unbedingt ausgetauscht werden.

Wie überprüfe ich den Katalysator?

Wenn Sie bemerken, dass sich das Auto bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit nur sehr schwer bewegt und dann wie gewohnt funktioniert, oder wenn die Geschwindigkeitsfähigkeit des Autos allmählich nachlässt oder Ihr Motor überhaupt nicht anspringt, dann steht Ihnen eine Reparatur des Katalysators bevor .

Um dieses Teil zu überprüfen, muss es zerlegt und durch Licht untersucht werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Druck im Abgassystem zu überprüfen. Dazu müssen Sie anstelle des Sauerstoffsensors ein Manometer installieren und Messwerte ablesen.

Katalysator-Köder

Diese Geräte sollen die Giftigkeit von Fahrzeugabgasen neutralisieren und außerdem den Motor leiser machen. Manchmal fällt der Neutralisator aus und muss ersetzt werden. Da diese Teile nicht billig sind, suchen Autoenthusiasten nach Kompromissen.

Um das Problem mit diesem Teil zu lösen, verwenden Autoenthusiasten manchmal sogenannte Emulatoren. Es gibt zwei Arten dieser Geräte: eines ist mechanisch und das zweite elektronisch.

Die mechanische Mischung des Katalysators besteht aus Bronze oder einem anderen Metallteil, das hohen Temperaturen standhält. Es ist zu berücksichtigen, dass die Größe der Blende mit den Abmessungen des Konverters übereinstimmen muss. Wo der Emulator befestigt werden muss, müssen Löcher für die Gasversorgung gebohrt werden. Im Hohlraum des Emulators befinden sich Keramikchips, die mit einer katalytischen Substanz beschichtet sind.

Es ist nicht mehr möglich, ein elektronisches Gerät selbst herzustellen, aber es kostet viel weniger als ein Standardkatalysator (der Preis ist hier ziemlich hoch).

Autohäuser bieten recht hochtechnologische Modelle an, allerdings handelt es sich hierbei um einen speziellen Emulator, der mit einem Mikroprozessor ausgestattet ist. Dadurch funktioniert die Steuereinheit ordnungsgemäß. Hier liegt keine Täuschung vor.

Preisproblem

Der Katalysator ist ein wichtiger Bestandteil des Designs vieler moderner Autos. Der Hauptzweck dieses Geräts besteht darin, schädliche Emissionen in die Atmosphäre zu neutralisieren. Dieses Teil kann nicht ewig halten und muss daher früher oder später ersetzt werden.

Heutzutage kann man auf den Automobilmärkten einen Katalysator für inländische Autos kaufen (der Preis liegt bei 4.000 Rubel oder mehr). Beispielsweise kostet ein Originalersatzteil für ein VAZ-Auto etwa 5.160 Rubel. Die Kosten für den Austausch dieses Teils können bei einigen ausländischen Autos 2.400 Rubel oder mehr betragen, Sie können dieses Element jedoch in Ihrer eigenen Garage mit Ihren eigenen Händen austauschen. Dieser Vorgang erfordert keinen großen Aufwand oder Spezialwerkzeug.

Wir haben also herausgefunden, was ein Autokatalysator ist, wofür er verwendet wird und was er kostet. Es ist deine Entscheidung!

Auslösen chemischer Reaktionen aufgrund zwischengeschalteter chemischer Wechselwirkungen mit Reaktionsteilnehmern und Wiederherstellung ihrer chemischen Zusammensetzung nach jedem Zyklus solcher Zwischenwechselwirkungen (siehe Artikel Katalyse). Basierend auf der Art der Organisation und Phasenzusammensetzung des Reaktionssystems ist es üblich, zwischen heterogenen und homogenen Katalysatoren sowie Katalysatoren biologischen Ursprungs – Enzymen – zu unterscheiden. In der heterogenen Katalyse werden Katalysatoren manchmal als Kontakte bezeichnet.

Im Allgemeinen ist der Träger der katalytischen Aktivität von Katalysatoren (siehe Artikel Heterogene Katalyse, Homogene Katalyse) normalerweise eine Substanz, die direkt mit mindestens einem der Ausgangsreagenzien eine chemische Wechselwirkung unter Bildung instabiler (unter den Bedingungen der) eingeht katalytische Reaktion) chemische Verbindungen – aktive Komponente des Katalysators (bei festen heterogenen Katalysatoren oft die katalytisch aktive Phase). Die Wirkungsmechanismen von Katalysatoren sind sehr vielfältig und hängen von der Art der durchgeführten katalytischen Reaktion und der Art der Substanz der aktiven Komponente des Katalysators ab; Auch die chemische Natur der aktiven Komponente von Katalysatoren kann sehr unterschiedlich sein. Der Massenanteil der aktiven Komponente in Katalysatoren kann von 100 % bis zu sehr kleinen Werten (Zehntelprozent) variieren.

Die Hauptmerkmale von Katalysatoren sind katalytische Aktivität, Selektivität in Bezug auf die Zielprodukte katalytischer Umwandlungen, Spezifität in Bezug auf die Reagenzien katalytischer Reaktionen, Stabilität, Beständigkeit gegen die Wirkung katalytischer Gifte; Bei Industriekatalysatoren gibt es auch die Produktivität (die Menge des pro Zeiteinheit erhaltenen Zielprodukts pro Volumeneinheit oder Masse des Katalysators).

Typischerweise werden Katalysatoren nach der Art der katalytischen Prozesse unterteilt: tiefe und partielle (selektive) Oxidation, Hydrierung, Polymerisation, Ölraffinierungsprozesse, organische Synthese usw. Typische Katalysatoren für Redoxreaktionen (Oxidation, Hydrierung usw.) sind Übergangselemente in metallischer Form sowie deren Salze, Komplexverbindungen, Oxide und Sulfide. Typische Katalysatoren für Säure-Base-Reaktionen (Hydratisierung, Dehydratisierung, Alkylierung, Polymerisation, Cracken usw.) sind flüssige und feste mineralische und organische Säuren und Basen, Säuresalze, Alumosilikate, Zeolithe usw.

In der Industrie bevorzugen sie die Verwendung fester heterogener Katalysatoren, da sie sich leicht vom Reaktionsmedium trennen lassen und bei erhöhten Temperaturen betrieben werden können. Die aktive Komponente (katalytisch aktive Phase) vieler industrieller heterogener Katalysatoren ist hochdispers und wird oft auf einem dauerhaften porösen Träger (normalerweise hochporöser Kohlenstoff, Oxid eines Nicht-Übergangselements, zum Beispiel Silizium, Aluminium, Titan, Zirkonium usw.) abgeschieden .). Um die katalytische Aktivität, Selektivität, chemische Stabilität und thermische Stabilität zu erhöhen, wird manchmal eine kleine Menge eines Promotors (oder Aktivators) in die Katalysatoren eingebracht – eine Substanz, die möglicherweise keine eigenständige katalytische Aktivität aufweist.

Feste Industriekatalysatoren müssen eine hohe katalytische Aktivität, Spezifität in Bezug auf eine bestimmte Reaktion, Selektivität in Bezug auf das Zielprodukt, mechanische Festigkeit, Wärmebeständigkeit und eine bestimmte Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Industriekatalysatoren müssen außerdem resistent gegen Desaktivierung sein – eine Abnahme oder vollständige Unterdrückung ihrer katalytischen Aktivität. Die Deaktivierung von Katalysatoren kann durch Sintern oder mechanische Zerstörung (z. B. Abrieb) der aktiven Komponente und/oder Trägersubstanz, Blockierung aktiver Zentren durch Nebenprodukte des Prozesses – dichte Kohlenstoffablagerungen (Koks), harzige Substanzen usw. – auftreten ., Vergiftung durch katalytische Gifte. Die Wirkung katalytischer Gifte beruht in der Regel auf der Blockierung der aktivsten Stellen der aktiven Komponente der Katalysatoren durch starke Chemisorption und macht sich daher bereits in Gegenwart geringer Mengen an Giften bemerkbar. Typische katalytische Gifte sind Verbindungen von Schwefel, Stickstoff, Phosphor, Arsen, Blei, Quecksilber, Cyanidverbindungen, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Acetylenderivate, manchmal Wasser usw. Um eine Vergiftung von Katalysatoren zu verhindern, wird in der Industrie eine gründliche Vorreinigung der reagierenden Substanzen durchgeführt katalytische Gifte durchgeführt wird. Bei industriellen Katalyseprozessen werden Katalysatoren nach ihrer Desaktivierung zur Wiederherstellung der katalytischen Aktivität regeneriert. Die Regenerierung von Katalysatoren erfolgt beispielsweise durch Abbrennen von Koks und harzigen Stoffen, Waschen mit Wasser oder speziell ausgewählten Lösungsmitteln.

Die katalytische Aktivität eines festen Katalysators hängt von der Größe und dem Zustand der für Reagenzien zugänglichen Katalysatoroberfläche, der Form, Größe und dem Porenprofil des Katalysators (d. h. seiner Textur) ab, die durch das Verfahren zur Herstellung des Katalysators bestimmt werden und seine Vorbehandlung. Ohne Diffusionsbeschränkungen ist die Aktivität eines festen Katalysators direkt proportional zu dieser Oberfläche. Daher verfügen die meisten industriellen heterogenen Katalysatoren über eine entwickelte spezifische Oberfläche von bis zu mehreren hundert m2 pro 1 g Katalysator. Die gebräuchlichsten Methoden zur Gewinnung aktiver Feststoffkatalysatoren sind die Ausfällung von Metallhydroxiden und -carbonaten aus Lösungen von Salzen oder Komplexverbindungen, gefolgt von der thermischen Zersetzung des Niederschlags zu Oxiden, der Zersetzung anderer Verbindungen an der Luft zu Oxiden und dem Legieren mehrerer Stoffe mit anschließender Auslaugen eines von ihnen (der sogenannten Legierungen oder „Skelett“-Katalysatoren) sowie Aufbringen der aktiven Komponente des Katalysators auf einen Träger durch Imprägnierung oder aus der Gasphase mit anschließender Aktivierung des Katalysators. Typische Verfahren zur Aktivierung von Katalysatoren sind deren Reduktion mit Wasserstoff, Sulfidierung mit verschiedenen schwefelhaltigen Verbindungen usw.; Bei einigen Katalysatortypen wird eine thermische Aktivierung verwendet, die durch Erhitzen des Katalysators auf die Temperatur der Bildung der aktiven Phase erfolgt. Mechanisch starke Katalysatoren werden in Form von gepressten Tabletten sowie Granulat, Kugeln, Voll- und Hohlzylindern (Raschig-Ringen) und verschiedenen Arten von Extrudaten hergestellt, die in einigen Fällen durch spezielle Verfahren zur Reduzierung des aerodynamischen oder hydrodynamischen Widerstands gewonnen werden Durch die Katalysatorschicht erhalten sie spezifischere Eigenschaften. Beispielsweise werden Katalysatoren für Autoabgase typischerweise als „Waben“-Einheiten aus Keramik oder Metall mit mehreren parallelen Kanälen entlang des zu reinigenden Gasstroms hergestellt. In der Industrie werden auch Suspensionen von Katalysatoren in flüssiger Phase (Suspensionsverfahren) und staubförmige Katalysatoren eingesetzt, die während der Reaktion in Dämpfen von Reaktionskomponenten suspendiert werden (sogenanntes Fluidverfahren).

Die Kosten des Katalysators hängen von seiner chemischen Zusammensetzung und der Herstellungsmethode ab und variieren zwischen 0,5 und mehreren tausend US-Dollar pro 1 kg Katalysator. Bei den Kosten für Fertigprodukte, die mit Industriekatalysatoren hergestellt werden, betragen die Kosten für den Katalysator jedoch normalerweise nicht mehr als 0,1–1 %.

Industrielle heterogene Katalysatoren sind Produkte mit geringem oder mittlerem Volumen. Das Gesamtvolumen ihres jährlichen Verbrauchs in Russland beträgt etwa 100.000 Tonnen.

Siehe die Literatur unter dem Artikel Katalyse.