工业催化--第一章-催化剂与催化作用.pptVIP

双功能催化剂 双功能催化剂定义：指其催化的过程包含了两种不同反应机理，催化剂具有不同类型的活性中心。反应需要在各自独立的活性中心上进行才能完成而产生。 例如，Pt/SiO2-A12O3； Pt（Pd)/分子筛；MgO-SiO2 酸碱双功能催化剂。 双功能催化剂-实例 正庚烷异构为异庚烷的反应，在SiO2-A12O3催化剂上，几乎无反应。而在Pt/SiO2-A12O3催化剂上反应活性很高。原因是正庚烷异构为异庚烷的反应不是简单的烷烃异构反应，中间要经过正庚烷脱氢为烯烃，烯烃异构为异烯烃，然后再加氢为异庚烷。 Pt组分是属于氧化还原机理类型反应的催化剂，起脱氢加氢作用。 SiO2-A12O3 是属于酸催化机理类型反应的催化剂，异构化在酸中心上完成。 中国工业催化剂分类方法 一．石油炼制催化剂 二．无机化工催化剂 三．有机化工催化剂 四．环境保护催化剂 五．其它催化剂 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 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 ???? 时空收率计算例子 苯加氢生产环己烷，年产15000吨环己烷的反应器，内装有Pt/Al2O3催化剂2M3，若催化剂的堆积密度为0.66g/cm3，一年按300天生产计算，计算其时空产率。 Yts=15000*1000/（2*300*24） 单位：kg/(M3催化剂 h) 转换频率表示法 定义：单位时间内每个活性中心转化的分子数。 这个表示方法很科学，但测定起来却不容易。 活性中心（部位)---固体催化剂，其表面化学性质和物理性质不同。 活性中心的测定： 金属催化剂---利用选择性化学吸附 酸性催化剂---用吸附碱性分子 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