制氢知识问答.doc

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催化剂基本知识 1、什么是催化剂?催化作用的基本特征是什么? 答:在化学反应中能改变能改变反应速度而本身的组成和重量在反应前后保持不变的物质叫催化剂。加快反应速度的叫正催化剂;减慢的叫负催化剂。通常所说的催化剂是指正催化剂。 催化作用改变了化学反应的途径。在反应终了,相对于始态,催化剂虽不发生变化,但却参与了反应,例如形成了活化吸附态、中间产物等,因而使反应所需的活化能降低。 催化作用不能改变化学平衡状态,但却缩短了达到平衡的时间,在可逆反应中能以同样的倍率提高正、逆反应的速度。催化剂只能加速在热力学上可能发生的反应,而不能加速在热力学上不可能发生的反应。 2、什么是活化能? 答:催化过程之所以能加快反应速度,一般来说是由于催化剂降低了活化能。从一般意义上来说,反应物分子有了较高的能量,才能处于活化状态发生化学反应。这个能量一般一般远较分子的平均能量为高,两者之间的差值就是活化能。在一定温度下,活化能越大,反应越慢,活化能越小,反应越快。也可以说,在化学反应中使普通分子变成活化分子所必须提供的最小能量就是活化能。其单位通常用千卡/克分子或千焦/摩尔表示。 3、什么是催化剂的活性?具体有哪些表示方法? 衡量一种催化剂的催化效能采用催化活性来表示。催化活性是催化剂对反应速度的影响程度,是判断催化剂效能高低的标准。 对于固体催化剂的催化活性,多采用以下几种表示方法: (1)催化剂的比活性 (2)反应速率表示法 (3)工业上常用转化率来表示催化活性 (4)用每小时每升催化剂所得到的产物重量的数值来表示活性。 4、什么是催化剂失活?失活的原因有哪些? 对大多数工业催化剂来说,它的物理性质和化学性质随催化反应的进行发生微小的变化,短期之间很难察觉。然而,长期运行过程中,这些变化累积起来,造成催化剂活性、选择性的显著下降,这就是催化剂的失活过程。另外,反应物中存在的毒物和杂质,上游工艺带来的粉尘、反应过程中原料结碳等外部原因也会引起催化剂活性、选择性的下降。 催化剂失活的主要原因有:原料中的毒物,催化剂超温引起热老化,进料比例失调,工艺条件波动以及长期使用过程中由于催化剂的固体结构状态发生变化或遭到破坏而引起的活性、选择性衰减。 5、什么是催化剂的选择性? 当化学反应在热力学上可能有几个反应方向时,一种催化剂在一定条件下只对其中的一个反应起加速作用,这种专门对某一个化学反应起加速作用的性能,称为催化剂的选择性。 催化剂的选择性主要取决于催化剂的组分、结构及催化反应过程中的工艺条件,如压力、温度、介质等。 6、催化剂中毒分哪几种? 催化剂中毒分为可逆中毒、不可逆中毒和选择中毒。 可逆中毒:毒物在活性中心上吸附或化合时,生成的键强度相对较弱,可以采取适当的方法除去毒物,使催化剂活性恢复,而不会影响催化剂的性质,这种中毒称可逆中毒或暂时中毒。 不可逆中毒:毒物与催化剂作用形成很强的化学键,难以用一般的方法将毒物除去,使催化剂活性恢复,这种中毒叫不可逆中毒或永久中毒。 选择中毒:一个催化剂中毒之后可能失去对某一反应的催化能力,但对别的反应仍具有催化活性,这种现象称为选择中毒。 7、催化剂的化学结构按其催化作用分哪几类? 工业催化剂大多不是单一的化合物,而是由多种化合物组成,按其在催化反应中所起的作用可分为主活性组分、助剂和载体三部分。 (1)主活性组分是催化剂中起主要催化作用的组分。 (2)助剂添加到催化剂中用来提高主活性组分的催化性能,提高催化剂的选择性和热稳定性。 (3)载体是负载活性组分兵具有足够的机械强度的多孔性物质。 8、什么是催化剂的比表面?简述比表面性。 单位重量催化剂所具有的表面叫做比表面,单位是m2/g。多相催化反应发生在催化剂表面,所以催化剂比表面的大小会影响到催化剂活性的高低。但是比表面的大小一般并不与催化剂的活性直接成比例。因为比表面是催化剂的总表面,具有催化活性的面积(活性表面)只站总面积的一部分。为此催化剂的活性还与活性组分在表面上的分散有关。另外催化剂的比表面绝大部分是颗粒的内表面,孔结构不同,传质过程也不同。为此催化剂的活性还与表面利用率有关。总之比表面虽不能直接表征催化剂的活性,却能相对反应催化剂活性的高低,是催化剂的基本性质之一。 制氢原料及预处理部分的基本知识 1、适用于蒸汽转化制氢的烃类原料有哪些? 适用于蒸汽转化的烃类原料大体分为气态烃和液态烃。 (1)气态烃包括天然气、液化石油气和各种炼厂气。 (2)液态烃包括直馏石脑油、抽余油、拔头油以及二次加工油。 2、天然气用做制氢原料对转化催化剂有什么要求? 天然气主要由甲烷和少量乙烷、丙烷等组成,不含有较高级的烃类,也不含有烯烃。在转化条件下不发生裂解、聚合等一系列积碳反应,在反应管内主要进行的是甲烷蒸汽转化反应和变换反应,所以要求天然气转化催化剂具有较高的转化

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