催化导论讲义9-lyd-zlh12.ppt

催化导论 催化科学与工程系 固体磷酸催化剂（促进烯烃聚合、异构化、水合、烯烃烷基化、醇类脱水） 锌锰系脱硫催化剂（合成氨厂的原料气净化，脱除其中含有的有机硫化物） 催化导论 催化科学与工程系 压片是可靠的增强机械强度的方法 增加烧结工艺 添加粘结剂（硅、铝溶胶、水玻璃；硝酸、醋酸、糊精) Pt Gauze 催化导论 催化科学与工程系 高表面物质上的分散氧化物 负载氧化物或负载金属催化剂母体，常用制备方法 沉淀 吸附 离子交换 浸渍 权衡问题 孔内表面分散 孔内扩散问题 孔大小分布优化 工程控制难易 考虑问题的原则 金属盐溶液 与单组分氧化物相类似 沉积沉淀 加碱造成沉淀，涉及的步骤 在孔中和溶液体相形成溶胶 溶胶与载体表面相互作用 载体表面羟基参与反应可使表面优先形成固体，即表面形成成核中心 一般需要避免溶液体相的快速沉淀 快速搅拌是必需的以便避免碱滴入的地方形成溶胶 低温降低成核和生长速率 沉积-沉淀法 控制下的沉淀 尿素分解法 尿素溶于水，在90 oC以上快速分解，形成均匀的碱性溶液 湍流搅拌下的碱液注入法 使用注射器将碱液注入到液面下的湍流区 洗涤、干燥、煅烧、还原 实例——分子筛上的离子交换 5A分子筛 实例——分子筛上的离子交换 氢型分子筛的制备（H-ZSM-5） 实例——分子筛上的离子交换 制备Zn/ZSM-5(用于丙烷芳构化） 首先，我们来对水热溶剂热体系做一下简单了解，这是一个典型的水热溶剂热体系示意图，它有一个密封的结构和刚性的外壳使它成为一个独立的体系，当然这个体系中存在着压力温度的变化，还应该有溶剂反应物参与反应。大部分水热体系中存在合成添加剂。 下面，我们将对水热溶剂热体系的这些因素做一下阐述。 浸渍沉淀 一、浸渍法 浸渍沉淀 一、浸渍法 浸渍沉淀 一、浸渍法 二、离子交换法 原理：是将离子交换物质中的某种离子同具有催化性能的金属离子进行交换而得到催化剂。 ——把活性组分以阳离子的形式交换吸附到离子交换物质上。 高活性和高选择性。 无机 有机 天然沸石或合成分子筛、活性白土（硅铝酸盐）等 利用离子交换的方法负载活性组分 不同于离子吸附 以离子的交换为主 同时存在吸附 可以同时有多种离子参与离子交换 适合于低含量，高利用率的贵金属催化剂，即制备小负载量催化剂及引入助剂 用于活性组分高分散，均匀分布大表面的负载型金属催化剂 离子交换也用于除去有害离子 如用NH4＋离子交换Na＋离子 二、离子交换法 二、离子交换法 影响因素 交换温度 交换浓度 T?有利于交换反应进行，且交换时间也短。 T=40-80oC，也有例外。 浓度愈高，愈易提高交换度。 4A分子筛 交换罐 75oC 交换1～2h 过滤、洗涤数次 100oC 烘干 5A分子筛 CaCl2 溶液 硅酸钠 硫酸铝 氢氧化钠 晶化 Na-ZSM-5分子筛 1 M NH4NO3 交换3～5次 NH4-ZSM-5分子筛 焙烧脱氨 H-ZSM-5 Na-ZSM-5分子筛 焙烧脱有机胺 1 M HCL 90oC交换3次 H-ZSM-5 洗涤焙烧 Zn(NO3)2溶液交换 Zn/ZSM-5催化剂 实例——分子筛上的离子交换 Surface-volume ratio a’ Mechanical strength Pressure drop Pore-diffusion resistance Manufacture methods; costs Irregular granule Sphere Pellet Extruded cylindrical Trilobe Ring Minilith Wagon wheel Monolith ceramic Monolith metallic Foam 一、催化剂颗粒外形 氨氧化，其它高温过程 低表面积 薄纱 废气净化 低压降，对灰尘不敏感 小的扩散长度 整体 水蒸汽重整 环氧乙烷生产 低压降，高强度 小的扩散长度 环状 加氢脱硫 低压降，低强度 挤出物 CO变换 加氢 规则外形，常见 好的机械强度 片状 合成氨 用于合成甲醛的银催化剂 不常用 低表面积 颗粒 加氢脱硫 甲烷化 浸渍的贵金属催化剂 低的生产成本 相对高的压降 大的扩散长度 球形 催化反应类型 特点 外形 颗粒外形适用反应类型及特点 固定床催化剂 相对大的颗粒 (几个 mm 环状/小球状/粒状/条状/压碎片状） 机械强度很重要 移动床催化剂 同固定床（3-4mm） 球形颗粒 (利于流体流过) 浆态床催化剂 粉末 (25 ?m) 抗磨性高 通常密度高 流化床及气流床催化剂 微球状/粉末 (20 - 150 ?m); 可控制的尺寸分布 抗磨性高 结构反应器, e.g. 整体催化剂 催化剂