Каталізаційні та електрохемічні процеси
Переваги контактних апаратів, з рухомим «псевдокиплячим шаром» каталізатора, порівняно з тими, де каталізатор нерухомий, такі: менший розмір частинок каталізатора, а відповідно більша поверхня контакту; точніша температура в апараті; більша продуктивність апарата, безперервна заміна каталізатора.
Основний недолік, полягає в тому, що в процесі роботи каталізатор стирається (до 10% за рік) і забруднює отриману продукцію пилом.
2.1. Суть і значення електрохемічних процесівЕлектрохемічними процесами називають такі технологічні процеси., у ході яких електрична енергія перетворюється в хемічну і, навпаки, хемічна в електричну.
Перетворення хемічної енергії в електричну має місце в гальванічних елементах. У наслідок такого переходу гальванічний елемент стає джерелом постійного струму.
Якщо електричну енергію ввести в хемічну систему (розчин чи розплав) у вигляді постійного струму за допомогою електродів, то виникнуть хемічні процеси, які називають електролізом.
У 30-х роках XIX ст. англійський фізик Майкл Фарадей відкрив закони електролізу. Уже з перших дослідів з'ясувалося, що електроліз має велике практичне значення. Проте відсутність потужних джерел постійного струму сповільнили його розвиток. Після винайдення потужної динамомашини в 1870 p., яка виробляла постійний струм, почали будувати електрохемічні підприємства, на яких рафінували мідь. З часом почали будувати заводи для виробництва алюмінію, хлору, лугів тощо.
Сьогодні електроліз водних розчинів, розплавлених солей і лугів широко застосовують у хемічній, металургійній і металообробній промисловості.
Електролізом водних розчинів отримують продукцію неорганічної хемії: водень, кисень, хлор, їдкий натр та ін.
Електроліз розплавлених солей використовують для виробництва легких, трудноплавких металів, рафінування металів і отримання сплавів. Такі метали, як алюміній, магній, натрій, літій, отримують лише електрохемічним способом.
Металообробна промисловість використовує електрохемічні процеси для виготовлення виробів із твердих металів і сплавів, виготовлення та розмноження металевих копій (гальванопластика) і нанесення покрить із чистих металів і сплавів на поверхні металевих виробів.
Головним недоліком електрохемічних процесів є великі витрати електроенергії, вартість якої становить основну частину собівартості продукції. Саме тому на підприємствах, де використовують електрохемічні процеси необхідно раціонально використовувати електричну енергію.
2.2. Основні закономірності електрохемічних процесів
1. Будова електролізера. Електрохемічні процеси відбуваються у агрегатах, які називають електролізерами.
Електролізер (рис. 14) складається з ванни 1, викладеної з середини кислотостійкими матеріалами, електродів (анода 2 й катода 3), допоміжних механізмів і пристроїв. Через електроліт (розчин або розплав) 4, яким заповнюють ванну, від позитивного електрода (анода) до негативного (катода) проходить постійний електричний струм від джерела струму 5.
Електроди можуть бути твердими (наприклад, виготовлені з міді, заліза, графіту тощо) та рідинними (з ртуті).
На аноді відбуваються реакції розчинення або окиснення металу, на катоді - його виділення або відновлення. Наприклад, у процесі електролізу водного розчину хлориду натрію (NaCl) на аноді виділяється хлор, а на катоді - водень; у процесі рафінування міді анод, виготовлений з чорнової міді, розчиняється, а на катоді виділяється чиста мідь. Внаслідок чого розміри анода зменшуються, а катода збільшуються. Домішки переходять в електроліт.