Каолин порошоку химиялык өнөр жайда катализатордун таяныч материал катары башкача мааниге ээ болуп, анын жогорку бетинин аянты жана өзгөчө туруктуулугу катализатордун иштешин жана узак мөөнөтүн туутанган. Кооз заманбачылык өнөр жайдын турмушунда катализаторлор - глобалдык экономиканы камсыз кылуучу миңдеген процесстерде, мурдалык май иштетүүдө, пайдалуу отунго чейин майлаштыруудан баштап, пластмасса жана синтетикалык материалдар үчүн негизги элементтерди жаратуу, улуттук-коомдук чыгууларды жана загрязнительдерди бузуу үчүн экологиялык реабилитацияга чейин - реакциялар боюнча химиялык өзгөрбөстөн колдонулат. Бул процесс экономикалык гана эмес, социалдык зарылдыктарды да чечет: отун транспортторду камсыз кылып, коомдорду байланыштырат, петрохимиялык продукция медициналык жабдуулар, орамалар жана курулуш материалдарын чыгарууга мүмкүндүк берет, ал эми экологиялык катализаторлор өнөр жай карбон издерин жана ауа булутун азайтат. Өнөр жайлар иштешти жогорулатуу, чыгымдарды төмөндөтүү жана экологиялык талаптарды катуу сактоо менен күрөшкөндө, катализаторлордун иштешин жакшыртуучу таяныч материалдарга талап күчөйди – ал эми каолин порошоку катализаторлордун иштешин жана узак мөөнөтүн жогорулатуу үчүн өзгөчө мүмкүнчүлүктөрүнө байланыштуу башкы тандоо болуп саналат.
Катализаторлордун эффективдүүлүгү реагенттерге активдүү жерлерге кирүүгө тоскоол болбогон, алардын активдүү компоненттерин (мисалы, металлдар же металл оксиддерин) камтый турган, катуу реакция шарттарында бузулган материалдардан чыдамдуулук көрсөткөн үч негизги функцияны аткаруучу таяныч материалга күчтөн тийишет. Ишенчтүү таянычсыз эң күчтүү активдүү компоненттер да туруктуу натыйжалар бербейт — активдүү жерлер биригип калышы мүмкүн (желдики бетин азайтат), реагенттер тыгыз структураларга кирүүдө кыйынчылыкка дуушар болот же колдоо жылуулук жана басым астында бузулуп, реакциялык курамдарга ластануусу мүмкүн. Алюмина же кремнезем сыяктуу традициондук катализатордук таянычтар узак убакыт бою колдонулуп келген, бирок алар көп учурда заманбап өнөр жай талаптарын канааттандыра албайт. Алюмина жакшы стабилдүүлүк сунуштайт, бирок каталитикалык активдүүлүктү чектеген жогорку беттин аянты төмөн болот; кремнезем жогорку беттин аянтын сунуштайт, бирок нефть ирилетүүдө кездешкен жогорку температурада бузулуп, термалдык стабилдүүлүгү жок. Аларды өндүрүү кымбатка түшөт, айрыкча өнөр жай стандарттарын өздөштүрүү үчүн тазалаганда. Бул бастан кейин каолин учунасы, анын табигый минералдык структурасын оптималдаштырган атайын иштетүү аркылуу бул ооруктарды жоюп, жогорку беттин аянтын, иске чыдамдуулугун жана баасынын тиешелүүлүгүн камтый турган таяныч материал алынат. Бул аралашма нефть ирилетүү заводдорунан баштап, атайылаштырылган петрохимиялык заводдорго жана чөйрөни коргоо бекеттерине чейинки химиялык колдонуулардын тууралуу катализатордук таяныч катары такталышына алып келди.
Катализаторду кармоочу каолин порошогунун эң маанилүү жана негизги атрибуту болуп беттин чоңдугу саналат, ал каталитикалык активдүүлүк жана эффективдүүлүккө түз эле таасир этет. Катализатордук реакциялар платина, никель же металл оксиддерин өздөрүнүн бетинде гана жүрөт, демек, беттин чоңдугу реакцияга киришүүчү компоненттер менен байланышуучу активдүү орундардын санын көбөйтөт. Активдүү орундардын көп болушу реакциянын жылдамдыгын, пайдалуу продукттарга которулган даяр материалдардын конверсиясын көтөрөт жана четке чыккан жумушка алсыз заттардын пайда болушун азайтат — бул факторлор тууралуу өнөр жайдо кирешенин көбөйүшүнө жана ынтымактуулукка тууралуу таасирин тийгизет. Бул жогорку көлөмдүү өнөр жайларда, мисалы, нефть иштетүүдө, конверсия деңгээли бир процентке көтөрүлүшү жогорку баалуу отундардан миллиондордон кошумча киреше алып келет. Петрохимиялык өндүрүштө активдүү орундардын көбөйүшү этилен сыяктуу даяр материалдарды кыйынчылыксыз полимерлерге которууга мүмкүндүк берет, өндүрүштүн чыгымын төмөндөтөт жана чөйрөгө таасири азаят. Чөйрөгө таасири бар каталитиктор үчүн активдүү орундардын көп болушу өнөр жай чыгуусунан уруксаттан чыккан уургунчу загрязнительлерди жакшыраак чыгарып жиберүүгө мүмкүндүк берет, бул иштеп чыгуулар катуу эмиссиялык нормаларга ылайык келүүгө жардам берет. Беттин чоңдугу менен иштөөчүлүк ортосундагы байланыш настий күчтүү, анан каталитикторду иштетүүчүлөр колдоо качанын беттин чоңдугу боюнча өлчөшөт, ал эми каолин порошогу бул негизги метрикада көптөгөн башкаларынан жогору баа алат.
Каолиндин өңдөтүлүшүнө жараша, башталгыч сазды жогорку өнүмдүүлүктөгү катализатордун негизи болгон өзгөчө беткүү аянтка айлантып берет. Каолин — табигый пайда болгон филло-силликат минералы, ал тыгыз, катмарлуу структурасына жана ылгачтык, органикалык заттар жана бузулуштардын болушуна байланыштуу салыштырмалуу төмөнкү беткүү аянтка ээ. Анын мүнөздөмөлөрүн ачуу үчүн, каолин биринчи кезекте урулатып жана ысмырланып, бөлүкчөлөрдүн өлчөмү кичирейтилет, башталгыч беттик аянт көбөйтүлөт жана бирдей өңдөтүү камсыз кылынат. Андан кийин эң маанилүү кадам — калциналоо келет, анда каолин ийгиликтуу каркаларда реакциянын керектүү поралуу структурасына жараша орточо же жогорку температурада кыздырылат. Бул кыздыруу менен байланышкан ылгактык чыгарылып, органикалык бузулуштар жанып кетет да, саздын структурасы кеңейип, кичинекей байланышкан поралар пайда болот. Нанометрде өлчөнгөн бул поролор чоң каналдар тармагын түзүп, беткүү аянтты күчөтөт — калциналанган каолиндин беткүү аянты башталгыч сазга салыштырмалуу ондогон эсе жогору болушу мүмкүн. Бул жерде калциналоо параметрлери белгилүү бир колдонулуштарга ылайык келтирилет: жогорку температуралар сутеги сыяктуу кичине молекулалар менен реакциялар үчүн жарай турган кичине, тыгыз поролорду түзөт, ал эми төмөнкү температуралар чоң углеводород молекулаларын иштеп чыгуу үчүн жарай турган чоң поролорду түзөт. Калциналоодон кийин каолин темир оксиддерин же оор металлдарды сыяктуу калган бузулуштарды чыгаруу үчүн тазартуу иш-чараларынан өткөрүлөт, анткени алар активдүү компоненттерге байланышып, катализатордун таасирин төмөндөтүшү мүмкүн. Жыйынтыкта чоң беткүү аянтка жана активдүү катализатор компоненттерин колдоо үчүн оптималдуу структурага ээ болгон, поролуу, жогорку тазалыктагы каолиндин тозу пайда болот.
Нефть иштеп чыгарууда каолин тозогуна негизделген катализаторлор жогорку беткүү аянтын пайдаланып, бензин, дизелдик отун жана реактивтик отун сыяктуу жеңил, кыйматтуураак отундарга чейинки чоң углеводороддорду эффективдүү трескациялоого мүмкүндүк берет. Дүйнө жүзү боюнча нефть чалгылаткан жерлерден алынган оор чабаланган нефть — булардын рыноктогу баасы төмөн болгон чоң, татаал молекулалуу углеводородтордон турат; алар транспорт отуну катары туруштан колдонуу үчүн чоң, андыктан трескация реакциялары аркылуу бузулушу керек. Бул реакциялар чоң молекулалардагы карбон-карбон байланыштарын бузуу үчүн активдүү көптөгөн сайттарга ээ болгон катализаторлорду талап кылат, ал эми каолинге негизделген катализаторлор так ошол жөндөмдүүлүккө ээ. Каолиндин поралуу структурасы чоң углеводород молекулаларынын поролорго камтылган активдүү сайттарга (жыш оор металдар, мылтык же кобальт) оңой киришине мүмкүндүк берет. Андан кийин активдүү сайттар чоң молекулаларды кичинекейлерге бөлүп, алар поролордон жеңил отун катары чыгат. Традициялык таянычтар менен салыштырганда, каолин негиздеги катализаторлор жогорку конверсия деңгээлин көрсөтөт — бул оор нефтинин көбүрөөк бөлүгү колдонууга жарамдуу отунга айланат дегенди билдирет жана катализаторду буткалаштырып, жыш кайрадан алмаштырууну талап кылган кокстун (катуу карбондук калдык) сыяктуу кобурчуктарды аз чыгарып чыгарат. Бул жогорку кыйматтуу отундардын чыгуусун жогорулатып гана койбой, катализатордун узак мөөнөтүн да кеңейтет, демек, иштеп чыгаруу бекемдери үчүн өнүмдүлүк токтоп турган убакыт кыскарат. Мисалы, суюк каталитикалык трескациялоодо (нефть иштеп чыгаруунун эң жалпы ыкмаларынын бири), каолин негиздеги катализаторлор кокстун пайда болушун азайткан сайын маанилүү деңгээлде бензиндин чыгуусун көтөрөт, бул иштеп чыгаруу бекемдерин ыраакыраак жана кылымын кылдырат. Ошондой эле, кокс менен иштелбеген оор нефтин аз чыгышы чөп-чалдын азайышына алып келет, анткени чөп-чалдын аз болушу чөп-чалды таштоону керектебейт.
Нефтехимиялык өндүрүштө каолин менен камсыздалган катализаторлордун бетинин чоңдошушу реагенттердин жана активдүү компоненттердин ортосундагы максималдуу контактты камсыз кылып, этилен, пропилен жана бензол сыяктуу жогорку баалуу химикаттарга чейинки башталгыч материалдардын айланышын күчөтөт — бул пластмасса, синтетикалык талдар жана атайын химикаттар үчүн негизги элементтер. Нефтехимиялык процесстер көбүнчө бир дарыны башкасына изилдүү түрдө айландыруу үчүн катализаторлорду талап кылган так реакцияларды камтыйт, ал эми каолинди колдоо бетинин жогорку аянты реактивдер активдүү сайттар менен аракеттешүүсүн камсыз кылуу аркылуу бул изилдүүлүктү күчөтөт, андан кийин каранды эмес продукттар пайда болуп калбасын. Мисалы, нафтаны буу менен трещинага (нефтьтин жанама продукту) уратканда, каолин порошогуна таяныч кылынган катализаторлор нафтаны полиэтиленде колдонулган негизги компонент этиленге айландырууга жардам берет, ал эми полиэтилен пластмасса пакеттер, шишелер жана жабуулар жасоо үчүн колдонулат. Каолиндин кубулус структурасы нафта буусунун активдүү сайттар боюнча бирдей таркатылышын камсыз кылып, нафтанын баары этиленге айлантылсын, ал эми маани жок каранды эмес продукттарга айланбасын. Ошо сыяктуу эле, автомобиль бөлүктөрү жана тамак-аш контейнерлери үчүн полипропиленде колдонулган пропиленди өндүрүштө каолин менен камсыздалган катализаторлор чоң углеводороддорду пропиленге бөлүшү үчүн жетиштүү активдүү сайттарды камсыз кылуу аркылуу чыгууну көбөйтөт. Чыгуудан тышкары, каолин колдоосу жогорку температура жана басым астында иштеген нефтехимиялык процесстерде катализатордун туруктуулугун да жакшыртат. Жогорку температурада жумшарып кетүүчү кремнезем колдоолорунун турпатында каолин өзүнүн кубулус структурасын сактап, активдүү сайттарга кирүү мүмкүнчүлүгүн камсыз кылып, катализатордун иштөө өзгөчөлүгү убакыт өтүсө да туруктуу болуп калат. Бул туруктуулук катализаторду жыш кайрадан алмаштыруу зарылчылыгын азайтат, нефтехимиялык заводдордун өндүрүш чыгымдарын төмөндөтөт жана өндүрүштүн токтоо убактысын минималдуу деңгээлде кармоого мүмкүндүк берет. Эриткичтер же клейлер сыяктуу атайын химикаттарды өндүрүш үчүн каолин менен камсыздалган катализаторлор өнөр жай стандарттарына так ылайык келген өнүм сапатын камсыз кылуу үчүн реакция шарттарын так башкарууга мүмкүндүк берет.
