Kaolin tozu kimya sənayesində katalizator daşıyıcısı kimi getdikcə daha vacib və geniş istifadə olunan material halına gəlmişdir və yüksək səth sahəsi ilə fövqəladə sabitliyinə görə katalizator materiallarının performansını və ömürlülüğünü birbaşa artırır. Müasir sənaye şəraitində katalizatorlar qlobal iqtisadiyyatı təmin edən sayısız prosesdə – neft emalı, plastik və süni materialların bina bloklarının yaradılması üçün petrokimyəvi maddələrin istehsalı və zərərli emissiyaların və çirkləndiricilərin parçalanmasına xidmət edən ekoloji təmizləmə daxil olmaqla – reaksiya boyu kimyəvi olaraq dəyişmədən istifadə olunur. Bu proseslər yalnız iqtisadi cəhətdən vacib deyil; həm də ümumiyyətlə cəmiyyətin əsas ehtiyaclarını ödəyir: yanacaqlar icmaləri birləşdirən nəqliyyat şəbəkələrini təmin edir, petrokimyəvi maddələr tibbi avadanlıqların, paketləşdirmə və tikinti materiallarının istehsalına imkan verir və ekoloji katalizatorlar sənaye karbon izini və havanın çirklənməsini azaltmağa kömək edir. Sənayenin daha yüksək effektivlik, aşağı xərclər və daha sərt ekoloji tələblərə cavab verməyə çalışdığı bu şəraitdə katalizator performansını artırmaq üçün katalizator daşıyıcılarına olan tələbat artmışdır və kaolin tozu katalizatorların həm aktivliyini, həm də möhkəmliyini artırmaqda unikal qabiliyyətinə görə ön plana çıxan seçim halına gəlmişdir.
Katalizatorların effektivliyi üç əsas funksiyanı yerinə yetirən daşımaların xüsusiyyətlərindən asılıdır: aktiv komponentləri (məsələn, metallar və ya metal oksidlər) möhkəm saxlamaq, reagentlərin bu aktiv mərkəzlərə maneəsiz daxil olmasına imkan yaratmaq və zəif materialları parçalayan sərt şəraitdə dayanıqlı olmaq. Etibarlı daşıyıcı olmadan, hətta ən güclü aktiv komponentlər belə sabit nəticə əldə edə bilmirlər — aktiv mərkəzlər bir araya toplaşa bilər (səth sahəsi azalır), reagentlər sıx strukturlara nüfuz etməkdə çətinlik çəkə bilər və ya daşıyıcı istilik və təzyiq altında dağılar, reaksiya qarışığını çirkləndirə bilər. Uzun müddət ənənəvi katalizator daşıyıcıları kimi alümina və ya silika istifadə olunub, lakin tez-tez müasir sənaye tələblərini tam ödəyə bilmirlər. Alümina yaxşı sabitlik təmin edir, lakin adətən səth sahəsi aşağı olur və bu da katalitik fəaliyyəti məhdudlaşdırır; silika isə daha yüksək səth sahəsi təqdim edir, amma neft emalında yayılmış yüksək temperaturlarda parçalanacağı üçün istilik sabitliyindən məhrumdur. Hər ikisi sənaye standartlarını təmin etmək üçün təmizləndikdə xeyli bahalı olur. Digər tərəfdən kaolin tozu təbii minerallı strukturunu xüsusi emal üsulları ilə optimallaşdırmaqla bu çatışmazlıqları aradan qaldırır. Xammal kaolin suyun və üzvi çirkliyicilərin çıxarılması üçün nəzarətli şəkildə qızdırılır (kaltsinasiya), sonra isə katalizatoru zəhərləyə biləcək iz metalların aradan qaldırılması üçün təmizlənir ki, bu da yüksək səth sahəsinə, fövqəladə sabitliyə və rentabelliyə malik olan daşıyıcı material yaradır. Bu üstünlüklər onu böyük miqyaslı neft emalı zavodlarından xüsusi petrokimya müəssisələrinə və ekoloji təmizləmə stansiyalarına qədər müxtəlif kimyəvi tətbiqlərdə üstünlük təşkil edən katalizator daşıyıcısı halına gətirmişdir.
Katalizator daşıyıcısı üçün kaolin tozunun ən yüksək səth sahəsi, bütün tətbiqlərdə katalitik fəallıq və səmərəliliyini birbaşa təsir edən ən vacib və təyin edici xüsusiyyət sayılır. Katalitik reaksiyalar yalnız platina, nikel və ya metal oksidlər kimi aktiv komponentlərin səthində baş verir, buna görə də daha böyük səth sahəsi reagentlərlə qarşılıqlı təsir etmək üçün daha çox aktiv yerin mövcud olduğunu göstərir. Daha çox aktiv yer reaksiya sürətinin artırılmasını, istehsal olunan maddələrin daha yüksək çevrilməsini və arzuolunmayan yan məhsulların azalmasını təmin edir – bu isə birbaşa sənayedə gəlir və davamlılığın artmasına kömək edir. Bu xüsusiyyət xüsusilə neft emalı kimi yüksək həcmdə istehsal aparılan sənayelər üçün vacibdir, burada çevrilmə sürətinin yalnız bir faiz artması yüksək dəyərli yanacaqlardan əldə edilən gəlirin milyonlarla artmasına səbəb ola bilər. Petrokimya istehsalında isə daha çox aktiv yer etilen kimi xammalın minimum tullantı ilə polimerlərə çevrilməsini təmin edir, bu da istehsal xərclərini azaldır və ekoloji təsiri zəiflədir. Ekoloji katalizatorlar üçün isə daha çox aktiv yer sənaye tullantı qazlarından toksik çirkləndiricilərin daha yaxşı şəkildə aradan qaldırılmasını, müəssisələrin isə ciddi emissiya normalarına uyğunlaşmasını təmin edir. Səth sahəsi ilə performans arasındakı əlaqə o qədər güclüdür ki, katalizator istehsalçıları tez-tez daşıyıcının keyfiyyətini onun səth sahəsinə əsasən qiymətləndirirlər və kaolin tozu bu əsas metrikada bir çox alternativləri ardıcıllıqla üstələyir.
Kaolin tozu, təbii meydana gələn fillosilikat minerallarından ibarət olan xammal gilin yüksək səmərəli katalizator daşıyıcısına çevrilməsini təmin edən xüsusi işlənmə yolu ilə fövqəladə böyük səth sahəsinə nail olur. Xammal kaolin sıx, qat-qat strukturuna və nəm, üzvi maddələr və qarışıqların mövcudluğuna görə nisbətən aşağı səth sahəsinə malikdir. Onun potensialını açmaq üçün əvvəlcə kaolin dağıdılaraq ölüdülür ki, bu da hissəciklərin ölçüsünü azaldır, ilkin səth sahəsini artırır və bərabər emalı təmin edir. Bundan sonra ən vacib addım olan kalçinasiya prosesi həyata keçirilir – burada kaolin istədiyimiz por strukturlarından asılı olaraq müxtəlif temperaturlarda idarə olunan sobalarda qızdırılır. Bu qızdırma zamanı bağlı nəm çıxarılır, üzvi qarışıqlar isə yanır, nəticədə gilin strukturu genişlənir və bir-biri ilə əlaqəli mikroskopik porlar yaranır. Nanometrlərlə ölçülmüş bu porlar kanallar şəbəkəsi yaradır və səth sahəsini əhəmiyyətli dərəcədə artırır – kalçinasiyalı kaolinin səth sahəsi xammal gildən onlarla dəfə çox ola bilər. Əhəmiyyətli olan budur ki, kalçinasiya parametrləri konkret tətbiqlər üçün nəzərdə tutulur: daha yüksək temperatur hidrogen kimi kiçik molekullu reaksiyalar üçün ideal olan daha kiçik, sıx porlar yaradır, daha aşağı temperaturlar isə böyük karbohidrogen molekullarının emalı üçün uyğun olan böyük porlar yaradır. Kalçinasiyadan sonra qalan qarışıqları – məsələn, dəmir oksidləri və ya ağır metalları – çıxarmaq üçün təmizləmə prosedurları həyata keçirilir; bu qarışıqlar aktiv komponentlərə bağlanaraq katalizatorun effektivliyini azalda bilər. Nəticədə alınan məhsul porlu, yüksək təmizlikli kaolin tozudur və bu, aktiv katalizator komponentlərini daşımaq üçün optimal səth sahəsi və struktur təmin edir.
Neft emalında kaolin tozuna endirilmiş katalizatorlar, ağır hidrokarbonları benzin, dizel və reaktiv yanacaq kimi yüngül və daha dəyərli yanacaqlara çevirmək üçün yüksək səth sahəsindən istifadə edirlər. Dünyanın müxtəlif neft yataqlarından çıxarılan ağır neft, bazar dəyəri aşağı olan böyük, mürəkkəb hidrokarbon molekullarını ehtiva edir — bu molekullar nəqliyyat yanacağı kimi birbaşa istifadə etmək üçün çox böyükdür və parçalanma reaksiyaları vasitəsilə parçalanmalıdır. Bu reaksiyalar, böyük molekullardakı karbon-karbon rabitələrini pozmaq üçün çoxlu aktiv yerə malik katalizatorlara ehtiyac duyur və kaolinə endirilmiş katalizatorlar tam da bunu təmin edir. Kaolin daşıyıcısının porlu strukturu, ağır hidrokarbon molekullarının daxilində (tez-tez nikel və ya kobalt kimi metallar) yerləşən aktiv yerlərə asanlıqla nüfuz etməsinə imkan verir. Burada aktiv yerlər böyük molekulları kiçiklərə ayırır, sonra isə onlar porlardan yüngül yanacaqlar şəklində xaric olur. Ənənəvi daşıyıcılara nisbətən kaolin əsaslı katalizatorlar daha yüksək konversiya dərəcəsi əldə edir — yəni daha çox ağır neft istifadə oluna bilən yanacaqlara çevrilir və katalizatorları tıxan kok (bərk karbon qalığı) kimi artıq məhsulların miqdarı azalır, bu da tez-tez əvəzetmə tələb edir. Bu yalnız yüksək dəyərli yanacaqların istehsalını artırır, həm də katalizatorun ömrünü uzadır və neft emal zavodlarında dayanma vaxtını azaldır. Məsələn, maye katalitik parçalanma (neft emalının ən yayılmış proseslərindən biri) zamanı kaolinə endirilmiş katalizatorların benzin hasilatını əhəmiyyətli dərəcədə artıraraq kok əmələgəlməsini azaltdığı sübut edilmişdir ki, bu da neft emal zavodlarını daha səmərəli və qazandırıcı edir. Bundan əlavə, azaldılmış tullantılar daha az emal edilməmiş ağır neft və kokun tullantıya verilməsi lazım olduğunu nəzərdə tutduğu üçün ekoloji təsiri də azaldır.
Neft-kimya istehsalatında kaolinlə dəstəklənmiş katalizatorların artırılmış səth sahəsi reagentlər və aktiv komponentlər arasında maksimum təması təmin edir, bu da etilen, propilen və benzen kimi yüksək dəyərli kimyəvi maddələrin alınmasını artırır — plastiklər, süni liflər və xüsusi kimyəvi maddələrin əsas elementləri. Neft-kimya prosesləri tez-tez bir birləşməni seçici şəkildə digərinə çevirmək üçün katalizatorlar tələb edən dəqiq reaksiyalardan ibarətdir və kaolin daşıyıcısının yüksək səth sahəsi reagentlərin istenməyən yan məhsullar əmələ gətirmədən əvvəl aktiv mərkəzlərlə qarşılıqlı təsir etməsini təmin edərək bu seçiciliyi artırır. Məsələn, naftanın buxarla parçalanması zamanı (neftin yan məhsulu) kaolin tozu üzərində yerləşdirilmiş katalizatorlar naftanın polietilenin əsas komponenti olan etilena çevrilməsinə kömək edir ki, bu da plastik torbalar, şüşələr və paketlərin hazırlanmasında istifadə olunur. Kaolinin porlu strukturu nafta buxarının aktiv mərkəzlər boyu bərabər paylanmasına imkan verir və beləliklə, az dəyərli yan məhsullara deyil, demək olar ki, bütün naftanın etilenə çevrilməsini təmin edir. Eynilə, avtomobil hissələri və qida konteynerləri üçün polipropilenin istehsalında istifadə olunan propilenin istehsalında kaolinlə dəstəklənmiş katalizatorlar böyük karbohidrogenləri propilenə parçalamaqla gəliri artırır. Gəlirdən kənarda, kaolin daşıyıcısı neft-kimya proseslərində katalizatorun sabitliyini də artırır, çünki bu proseslər tez-tez yüksək temperatur və təzyiq şəraitində gedir. Yüksək temperaturlarda yumşala bilən silika daşıyıcılarından fərqli olaraq, kaolin porlu strukturunu saxlayır, bu da aktiv mərkəzlərin əlçatan olmasını və katalizatorun performansının uzun müddət sabit qalmasını təmin edir. Bu sabitlik katalizatorun tez-tez dəyişdirilmə ehtiyacını azaldır, neft-kimya zavodlarının istehsal xərclərini aşağı salır və dayanma müddətini minimuma endirir. Həlledicilər və ya yapışdırıcılar kimi xüsusi kimyəvi maddələrin istehsalında isə kaolinlə dəstəklənmiş katalizatorlar reaksiya şəraitinin dəqiq idarə edilməsinə imkan verir və sənayenin ciddi standartlarını ödəyən məhsul keyfiyyətinin davamlı olmasına təminat verir.
