第六章工业催化剂的设计.ppt

第六章 工业催化剂的制备设计 一、概述 催化剂设计 ? 针对某一特定的化学反应，研制最佳催化 剂的一种构思或策划 研究和开发的一种逻辑分析，不需图纸 ? 由过去的技艺型水平开始向分子设计水平 发展，有了“进入门槛”的巨大突破 ? 催化剂设计概念的提出 1968年前后 英国 Dowden 日本 米田辛夫 澳大利亚 Trimm 推动了工业催化剂的设计和开发，思路清晰，指导操作有 条理 P82、83 图6－1、2、3、4 二、催化剂组成份的设计 设计的核心和重点 从现有的经验和局部理论出发，综合各方面的因素，先定 性，再定量优化 如 借助元素周期表进行模拟 P84、85 图6－5 、表6－1 1、活性组分的选择 1）活性样本的模拟 P86-89 表6－2~10 对已工业化的催化剂和催化反应进行归纳总结，找 出规律，作为选择活性组分的参考 a）利用物化性质上同类型物质为催化剂来代替原有 催化剂 同族元素相互替代 Pt Pd Ni 电子异构体（外层电子数相同）Ti＋4 V＋5 Cr＋6 b) 利用已知催化反应的催化剂来催化同类型反应 V2O5是SO2氧化为SO3的催化剂，也可用于催化其 他氧化反应，如苯氧化制顺丁烯二酸酐 c)利用已知催化反应的催化剂来催化其逆反应 CO ＋ H2 → CH4＋H2O Ni/AL2O3 甲烷化反应 CH4＋H2O → CO ＋ H2 Ni/AL2O3水蒸气转化反应 d)在多功能催化剂中注意功能的组合和功能强度的调节 重整反应 Ni/AL2O3 Ni 脱氢 AL2O3异构化 用F处理AL2O3来加强酸性，强化异构化能力， 与脱氢功能强度相匹配 2）从吸附规律进行选择 化学反应要求反应物与催化剂间的吸附强度要适宜 了解吸附规律有助于选择活性组分 ? 在气固相催化反应中，至少有一种反应物分子在 催化剂表面上进行化学吸附 加氢反应 H2的吸附 从气体吸附表上可知前 面的三类金属能吸附H2，有加氢功能 （P11表2－2） ? 在气固相催化反应中，对反应物分子有适宜吸附强 度的催化剂才表现出高活性 合成氨反应 Fe有适宜吸附强度，表现出高活性 ? 催化反应的选择性与吸附强度、吸附态结构有关