Почему катализаторы на основе меди должны подвергаться глубокой восстановлению?

Основными химическими компонентами медных катализаторов являются CuO-ZnO-Al2O3. До процесса восстановления они не обладают активностью. Активность появляется лишь после восстановления: CuO превращается в Cu+ или металлическую медь, после чего он сливается с ZnO, образуя единое целое. Поэтому медные катализаторы перед вводом в эксплуатацию необходимо восстанавливать. После производства катализатора для метанола он существует в виде оксида меди CuO. Благодаря стабильным свойствам оксида меди его легко хранить и транспортировать. Однако в реакциях с метанолом CuO не способен выполнять функцию катализатора. Поэтому катализатор необходимо восстановить до активной формы Cu–CuO, чтобы обеспечить каталитическую активность. Этот процесс называется восстановлением катализатора.

Основную роль среди активных веществ играет Cu? Или ионы Cu+? Глубокая редукция предназначена для восстановления активности трудноредуцируемых активных центров внутри частиц катализатора. Поскольку под действием диффузии процесс восстановления обычно начинается на поверхности частиц катализатора, по мере продвижения процесса восстановления он постепенно переходит в стадию глубокого восстановления (для чего требуется постоянное повышение температуры). Общая активность катализатора зависит от множества факторов; например, при загрузке трубок в реакторе с трубчатыми элементами крайне важно контролировать падение давления. Катализатор должен быть загружен равномерно, необходимо также предотвращать образование мостиков из катализатора. (1) Ключ к процессу восстановления — контроль скорости восстановительной реакции, которая в основном зависит от концентрации водорода и температуры. Поэтому необходимо строго контролировать концентрацию водорода в допустимых пределах, а также обеспечивать плавное повышение температуры и равномерный отвод воды. (2) В процессе восстановления следует соблюдать принцип «повышать давление водорода, не повышая температуру, и повышать температуру, не повышая давление водорода».

Активными являются ионы меди первого степени окисления, поэтому перед использованием необходимо восстановить медь до этого состояния.