КАТАЛИЗАТОРЫ ОКИСЛЕНИЯ, ускоряют реакции окисления мол. кислородом. Используются в процессах парциального (неполного) и глубокого окисления хим. соединений.
Катализаторами парциального окисления орг. соед. обычно являются оксиды. Из металлич. катализаторы окисления используют лишь Ag. Оксидные катализаторы окисления, как правило, - сложные многокомпонентные системы. состоящие из простых или сложных оксидов металлов V-VIII групп. наиб. активны катализаторы окисления, обладающие высокой энергией связи металл - кислород,
такие, как оксиды Mo, Bi, Co, Fe, К и др. Соединение этих оксидов в многокомпонентный катализаторы окисления увеличивает его селективность.
В промышленности на катализаторах неполного окисления проводят ряд след. многотоннажных процессов.
1. Окисление этилена до этиленоксида с использованием металлич. Ag (10-15%), нанесенного на a-Al2О3, обладающий малой уд. пов-стью; частичное отравление катализатора хлорсодержащими добавками увеличивает селективность катализатора.
2. Окисление СН3ОН в формальдегид. для смесей с соотношением СН3ОН : воздух = 1:1 используют проволочную сетку из Ag или Ag на a-Al2О3, для смесей с содержанием СН3ОН < 9% - Fe(MoO4)3 + MoO3.
3. Окисление пропилена в акролеин. изобутилена в метакролеин и окислит. аммонолизпропилена в акрилонитрил в присутствии молибдена Bi с добавками СоМоО4 и молибдатов Fe, а также в присутствии оксидных олово- и урансурьмяных катализаторы окисления Послед. окисление акролеин. и метакролеина в акриловую и метакриловую кислоты происходит на оксидах V и Мо.
4. Окислит. дегидрированиебутилена в бутадиен, изопентана в изопрен. этилбензола в стирол в присутствии 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 катализаторы окисления
6. Окисление бутана в малеиновый ангидрид в присутствии ванадийфосфорных катализаторы окисления, модифицированных оксидами Ti, Zn, Те и др. Для неполного окисления СН4, С2Н6 и С3Н8 селективные катализаторы окисления в промышленности не применяют.
Важнейший процесс окисления неорг. соед. - превращ. SO2 в SO3 при получении H2SO4. Для этого процесса используют металлич. K.o. - Pt на Al2О3 или более активные и устойчивые ванадийоксидные катализаторы окисления, например, бариево-алюмованадиевый V2O5 • 12SiO2 • 0,5Al2О3 • 2К2О • 3ВаО • КСl.
Катализаторы глубокого окисления - металлы платиновой группы Pt, Pd, Rh, реже Ni и Со, а также простые и сложные оксидыметаллов VI-VIII групп. Металлич. катализаторы окисления отличаются высокой активностью при разл. температурах. Их используют при дожигании примесей углеводородов, Н2 и СО, содержащихся в воздухе производств. помещений и выхлопных газах автомобилей. Для увеличения уд. пов-сти Pt и Pd наносят на Al2О3, находящийся на пов-сти спец. огнеупорного керамич. носителя; подобные катализаторы окисления имеют вид шариков или блоков со сквозными каналами.
Среди оксидных катализаторы окисления наиб. активны соед. с низкой энергией связи металл-кислород. Они обычно эффективны в процессах, протекающих при комнатной температуре. наиб. активные катализаторы окисления глубокого окисления - сложные оксиды типа шпинелей, такие, как хроматы(III) и кобальтаты(III) Fe, Mn, Co, Сr, а также Со3О4 и оксиды типа перовскитов, например LaCoO3. При окислении СО в замкнутых системах жизнеобеспечения и в каталитич. обогревателях применяют смешанный катализатор СоСr2О4 + Со3О4. В противогазах для защиты от СО используют гопкалитовые патроны, содержащие катализаторы окисления состава: 50% МnО2, 30% СuО, 15% Со2О3, 5% Ag2O; такой катализаторы окисления катализирует реакцию окисления СО до СО2 и активен выше 0°С в отсутствие паров воды.
Окисление углеводородов до СО2 и Н2О проводят в осн. на оксидных К. о При окислении СН4 наиб. активны Со3О4, Cr2O3, MnO, CuO и NiO. Окисление С2Н4 при 250-400°С селективно проводят на Сr2О3, при 450-600 °С - на Со3О4 или СuО. Пропан обычно окисляют в присутствии Сr2О3, NiO, МоО или V2O5. Общих закономерностей в подборе катализаторы окисления 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.
