《催化剂与催化作用》.ppt

一 石油炼制催化剂 １．催化裂化催化剂 ?２．催化重整催化剂 ３．加氢裂化催化剂 ４．加氢精制催化剂 ５．烷基化催化剂 ６．异构催化剂  二 无机化工催化剂 １脱硫——加氢脱硫、硫回收催化剂 ２转化——天然气转化、炼 厂气转化、轻油转化催化剂 ３变换- 高（中）变、低变、耐硫宽变催化剂 ４甲烷化—合成气甲烷化、城市燃气甲烷化 ?５氨合成催化剂 ６氨分解催化剂 7 硫酸制造催化剂 8 硝酸制造催化剂 ?9 硫回收催化剂  三 有机化工催化剂 ?? １加氢催化剂 ?? ２脱氢催化剂 ?? ３氧化——气相、液相催化剂 ?? ４氨氧化催化剂 ?? 5 CO+H2合成——合成醇、F-T合成催化剂 ?? 6 酸催化——水合、脱水、烷基化催化剂 ??7 烯烃反应——齐聚、聚合、歧化催化剂 四 环境保护催化剂 ???? １ 工业尾气处理催化剂 ???? ２ 内燃机排气处理催化剂 ???? 催化反应速率表示法 反应速率表示反应快慢，一般有三种表示方法。 以催化剂重量为基淮 以催化剂体积为基准 以催化剂表面积为基准 在催化反应动力学的研究中，活性多用反应速率来表达。 反应速率表示方法 A→B反应，以V、S和W分别代表催化剂的体积、表面积和重量，则以不同形式表示的反应速率r分别是： rv=（1／V）·(dNA／dt)=(1／V)·(dNB／dt)　　　　[mol·cm-3·h-1] rs= (1/s)·(dNA/dt) =(1/s)·(dNB/dt) 　[mol·cm-2·h-1] rw= (1/w)·(dNA/dt) =(1/w)·(dNB/dt) 　[mol·g-1·h-1] 思考题 在催化剂活性逐步衰减的情况下，若以反应速率来比较催化剂的活性，还应该附加什么样的条件？ 速率常数 用速率常数比较活性时 要求温度相同。 在不同催化剂上反应，只有当反应的速率方程有相同的形式时，用速率常数比较活性大小才有意义。此时，速率常数大的催化剂的活性高。 比活性 对于固体催化剂，与催化剂单位表面积相对应的活性称为比活性（α） α=k/S k--催化反应速度常数； S---活性比表面积。 催化剂的比活性只取决于催化剂的化学组成与结构，而与其表面大小无关。 催化研究中常采用比活性来评选催化剂。 选择性 思考题 在甲烷催化氧化偶联反应研究中，如果反应物进料为甲烷和氧气，反应产物经气相色谱分析结果mol %组成如下： CH4 20%、 C2H4 30%、 C2H6 20% 、CO2 20% 、CO 10% 。不考虑反应过程中的积碳问题。试计算（1）甲烷的转化率；（2）乙烯的选择性和收率。 稳定性和寿命 稳定性和寿命对于工业催化剂来说是致关重要的。 稳定性—是指催化剂的活性和选择性随时间变化的情况。 寿命是指在指定的使用条件下，催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时间，可以是指活性下降后再生活性又恢复的累计使用时间。 工业催化剂的稳定性 工业催化剂的稳定性包括如下几方面： 1)化学稳定性：保持稳定的化学组成和化合状态。 2)热稳定性：能在反应条件下，不因受热而破坏其物理化学状态，能在一定温度范围内保持良好的稳定性。 3)机械稳定性：固体催化剂颗粒抵抗摩擦、冲击、重压、温度等引起的种种应力的程度。 导致催化剂失活的主要因素 催化剂表面析炭； 活性表面因吸附原料中所夹带的有关杂质 ； 活性组分的挥发、流失，负载活性金属烧结或微晶粒子长大都会使活性不可逆的衰退 ； 化学物种对载体的侵蚀，以及载体孔结构的烧结导致孔道崩塌，催化剂强度丧失而失活 。 工业催化剂的要求 1. 活性 2. 选择性 3.稳定性与使用寿命 4.外形 5.抗压碎强度 6.导热性与比热 7.再生性能 8.可重复性 催化剂活性随时间变化曲线图 工业催化剂的寿命 催化剂的组成与功能 催化剂的组成 主催化剂-活性组分 助催化剂 载体 主催化剂 是催化剂的主要成分--活性组分，是起催化作用的根本性物质。 例如，合成氨催化剂Fe-K2O-Al2O3/C 中，无论有无K2O、Al2O3 ， Fe总是有催化作用的，只是活性较低，寿命较短。如果没有Fe，催化剂就一点也活性没有，Fe是合成氨催化剂的活性组分。 有时主催化剂的由2种或2种以上的活性组分共同组成。如MoO3-Al2O3, WO3-ZrO2等。 助催化剂 助催化剂是加到催化剂中的少量物质（5~10%) ，是催化剂的辅助成分，本身没有催化活性或活性很小。 可以改变催化剂的化学组成、结构、价态、酸碱性、分散度等 具有提高主催化剂的活性、选择性，稳定性和寿命。 助催化剂的种类：结构性助催化剂和电子型助催化剂 结构性助催化剂 结构性助催化剂的作用主要是提