Kwa sababu ya ukuaji wa kasi wa sekta, athari za kichocheo zinazidi kuhitajika katika uzalishaji wa kemikali, uhandisi wa mitambo na madini. Shukrani kwa matumizi ya vichocheo, inawezekana kugeuza malighafi ya kiwango cha chini kuwa bidhaa muhimu.
Umuhimu
Miitikio ya kichochezi hutofautishwa na aina mbalimbali za mawakala zinazotumika. Katika usanisi wa kikaboni, huchangia kuongeza kasi kubwa ya uondoaji hidrojeni, utiaji hidrojeni, uwekaji maji, uoksidishaji, na upolimishaji. Kichocheo kinaweza kuchukuliwa kuwa "jiwe la mwanafalsafa" ambalo hugeuza malighafi kuwa bidhaa zilizokamilishwa: nyuzi, dawa, kemikali, mbolea, mafuta, plastiki.
Miitikio ya kichochezi huwezesha kupata bidhaa nyingi, ambazo bila hizo maisha ya kawaida na shughuli za binadamu haziwezekani.
Catalysis hukuruhusu kuharakisha michakato ndanimaelfu na mamilioni ya nyakati, ndiyo maana kwa sasa inatumika katika 91% ya tasnia mbalimbali za kemikali.
Hali za kuvutia
Michakato mingi ya kisasa ya kiviwanda, kama vile usanisi wa asidi ya sulfuriki, inaweza tu kutekelezwa kwa kutumia kichocheo. Aina mbalimbali za mawakala wa kichocheo huhakikisha kuundwa kwa mafuta ya magari kwa sekta ya magari. Mnamo mwaka wa 1900, kwa mara ya kwanza kwa kiwango cha viwanda, awali ya kichocheo cha majarini kutoka kwa malighafi ya mboga (kwa hidrojeni) ilifanyika.
Tangu 1920, mbinu imeundwa kwa ajili ya athari za kichocheo katika utengenezaji wa nyuzi na plastiki. Tukio la kihistoria lilikuwa uzalishaji wa kichocheo wa esta, olefini, asidi ya kaboksili, pamoja na nyenzo nyinginezo za kuanzia kwa utengenezaji wa misombo ya polima.
Usafishaji mafuta
Tangu katikati ya karne iliyopita, athari za kichocheo zimetumika katika usafishaji wa mafuta. Uchakataji wa maliasili hii muhimu huhusisha michakato kadhaa ya kichocheo mara moja:
- inarekebisha;
- kupasuka;
- hydrosulfonation;
- upolimishaji;
- hydrocracking;
- alkylation.
Tangu mwisho wa karne iliyopita, imewezekana kutengeneza kigeuzi kichocheo ili kupunguza utoaji wa moshi kwenye angahewa.
Tuzo kadhaa za Nobel zimetolewa kwa ajili ya kazi ya kichocheo na nyanja zinazohusiana.
Umuhimu wa kiutendaji
Mitikio ya kichocheo ni mchakato wowote unaohusisha matumizi ya vichochezi (vichochezi). Ili kutathmini umuhimu wa kiutendaji wa mwingiliano kama huo, mtu anaweza kutaja kama mfano athari zinazohusiana na nitrojeni na misombo yake. Kwa kuwa kiasi hiki ni mdogo sana katika asili, kuundwa kwa protini ya chakula bila matumizi ya amonia ya synthetic ni shida sana. Tatizo lilitatuliwa na maendeleo ya mchakato wa kichocheo wa Haber-Bosch. Matumizi ya vichocheo yanazidi kupanuka, jambo ambalo linawezesha kuongeza ufanisi wa teknolojia nyingi.
Uzalishaji wa Amonia
Hebu tuzingatie baadhi ya miitikio ya vichocheo. Mifano kutoka kwa kemia isokaboni hutolewa kwa misingi ya viwanda vya kawaida. Mchanganyiko wa amonia ni athari ya exothermic, inayoweza kubadilika, ambayo inaonyeshwa na kupungua kwa kiasi cha dutu ya gesi. Mchakato unafanyika kwenye kichocheo, ambacho ni chuma cha porous na kuongeza ya oksidi ya alumini, kalsiamu, potasiamu, silicon. Kichocheo kama hicho ni amilifu na dhabiti katika halijoto ya 650-830K.
Itume misombo ya salfa bila kugeuzwa, hasa monoksidi kaboni (CO). Katika miongo michache iliyopita, kutokana na kuanzishwa kwa teknolojia za ubunifu, shinikizo limepungua kwa kiasi kikubwa. Kwa mfano, kibadilishaji kilifanywa ambacho hukuruhusu kupunguza kiashiria cha shinikizo hadi 8106 - 15106 Pa.
Usasa wa saketi ya mbele umepunguza kwa kiasi kikubwa uwezekano wa kupata sumu za kichocheo ndani yake - misombo ya sulfuri,klorini. Mahitaji ya kichocheo pia yameongezeka kwa kiasi kikubwa. Ikiwa hapo awali ilitolewa kwa kuyeyusha oksidi za chuma (kiwango), na kuongeza oksidi za magnesiamu na kalsiamu, sasa oksidi ya kob alti ina jukumu la kiamsha kipya.
Oxidation ya amonia
Je, ni sifa gani za miitikio ya kichocheo na isiyo ya kichocheo? Mifano ya michakato ambayo inategemea uongezaji wa dutu fulani inaweza kuzingatiwa kulingana na oxidation ya amonia:
4NH3+ 5O2=4NO+ 6H2O.
Mchakato huu unawezekana kwa halijoto ya takriban 800°C, pamoja na kichocheo cha kuchagua. Ili kuharakisha mwingiliano, platinamu na aloi zake na manganese, chuma, chromium na cob alt hutumiwa. Hivi sasa, kichocheo kikuu cha viwanda ni mchanganyiko wa platinamu na rhodium na palladium. Mbinu hii ilifanya iwezekane kupunguza kwa kiasi kikubwa gharama ya mchakato.
Mtengano wa maji
Kwa kuzingatia milinganyo ya miitikio ya kichocheo, mtu hawezi kupuuza majibu ya kupata oksijeni ya gesi na hidrojeni kwa electrolysis ya maji. Mchakato huo unahusisha gharama kubwa za nishati, kwa hivyo hutumiwa mara chache katika kiwango cha viwanda.
Platinamu ya metali yenye ukubwa wa chembe wa takriban nm 5-10 (nanoclusters) hutumika kama kichapuzi bora zaidi cha mchakato kama huo. Kuanzishwa kwa dutu hiyo huharakisha utengano wa maji kwa asilimia 20-30. Faida zingine ni pamoja na uthabiti wa kichocheo cha monoksidi kaboni ya platinamu.
Mwaka 2010timu ya wanasayansi wa Marekani ilipokea kichocheo cha bei nafuu ambacho kinapunguza matumizi ya nishati kwa electrolysis ya maji. Wakawa kiwanja cha nikeli na boroni, gharama ambayo ni ya chini sana kuliko platinamu. Kichocheo cha boroni-nikeli kimethaminiwa katika utengenezaji wa hidrojeni ya viwandani.
Muundo wa iodidi ya alumini
Pata chumvi hii kwa kuitikia poda ya alumini pamoja na iodini. Tone moja la maji linatosha kufanya kazi kama kichocheo cha kuanzisha mmenyuko wa kemikali.
Kwanza, filamu ya oksidi ya alumini hufanya kazi kama kichochezi cha mchakato. Iodini, kufuta katika maji, huunda mchanganyiko wa asidi ya hydroiodic na iodic. Asidi hiyo, kwa upande wake, huyeyusha filamu ya oksidi ya alumini, ikitenda kama kichocheo cha mchakato wa kemikali.
Fanya muhtasari
Kila mwaka, kiwango cha matumizi ya michakato ya kichocheo katika maeneo mbalimbali ya tasnia ya kisasa inaongezeka. Vichocheo vinahitajika ambavyo vinakuruhusu kubadilisha vitu ambavyo ni hatari kwa mazingira. Jukumu la misombo muhimu kwa ajili ya utengenezaji wa hidrokaboni za synthetic kutoka kwa makaa ya mawe na gesi pia inakua. Teknolojia mpya husaidia kupunguza gharama za nishati katika uzalishaji viwandani wa vitu mbalimbali.
Shukrani kwa kichocheo, inawezekana kupata misombo ya polima, bidhaa zenye mali muhimu, teknolojia za kisasa za kubadilisha mafuta kuwa nishati ya umeme, kuunganisha vitu muhimu kwamaisha na shughuli za binadamu.
