催化剂专题讲座.pptx

催化剂专题讲座;2016/4/22;炼油工艺加工流程;主要内容;一;故事：不列颠之战：催化剂 代表胜利！ 对这个胜利做出不朽贡献的新燃料，正是美国环球油品公司(UOP)发现和开发的硫酸催化剂，生产的烷基化汽油。;;8;根据平均国民炼油生产能力，判断这个国家生活水平的高低。 在石油炼制工业中，除蒸馏、脱蜡、脱沥青等物理分离过程不使用催化剂外，催化裂化、重整、烷基化、聚合、异构化、加氢精制、加氢裂化、脱氢等化学加工过程中，催化剂已占绝对统治地位,甚至脱蜡这种物理分离过程也发展成为也发展成为催化脱蜡。;据统计,现代化工与炼油过程约90%是催化过程。使用催化剂,可大幅度提高产品产量和质量，降低生产成本,合成用其它方法不能制得的很多产品。;工业方法：渣油、石脑油、轻柴油裂解→乙烯。 存在问题：石油资源缺乏，与车用燃料、其它石化产品争原料。 缺原料，瓶颈问题。 大力研发：甲烷氧化偶联（OCM）制乙烯。关键:高效催化剂开发。 目前,OCM制乙烯已取得突破进展,开始投入工业试验。乙烯单程收率达到26～28%。筛选催化剂有：LiCl/MnO2、Li+/MgO，Li2SO4.MnXOy/TiO2、 MnO2.NaCl/B2O3等。 此外,合成气→烯烃，甲醇→烯烃,大力开发,完成工业试验、正在工业化。 ;12;美国1974年使用催化剂净化汽车尾气，日本1975年也开始使用，到1987年，美、日所有的汽车都安装有汽车尾气净化催化剂。有： 氧化催化剂：HC、CO、碳烟→CO2+H2O 三效催化剂：除HC、CO、碳烟氧化外，还包括NOx还原→N2;一;15;;一;一、定义 国际理论化学和应用化学联合会1981年提出定义： 催化剂: 是一种物质，它能加速反应的速率而不改变该 反应的标准Gibbs自由能的变化。 催化作用: 把催化剂的这种作用称为催化作用。 催化反应：涉及催化剂的反应为催化反应。;问题二：催化作用的特征？？？;二、只加速反应趋于平衡，而不改变平衡的位置；; 结论重要性：①不要为那些在热力学上不可能实现反应浪费人力物力寻找高效催化剂；②根据热力学计算，在一定条件下某一工业过程离平衡还有多大的潜力；③如何选择更有利反应条件去寻找适宜催化剂。 推论：催化剂以相同的比例加速正、逆反应速率常数。 ;五、催化剂对反应具有选择性;; 同一催化剂、反应物；条件不同，产物不同。;几点说明;七、催化剂的寿命; ;一;;;; 多相催化中最常见的是：使用固体-催化剂体系，催化作用是反应物(气态或液态)在固体-催化剂的接触表面上发生，因此又称为接触催化作用，催化剂又称为触媒。 ; 目前，工业上应用最广泛并取得巨大经济效益的是反应物为气相、催化剂为固相的g-s催化反应。;（2）;3、按反应单元分类 根据化学反应类别，将催化反应分为加氢、脱氢、氧化、羰基化、水合、聚合、卤化、裂解、烷基化和异构化等反应。;一;载体： 高熔点氧化物、 分子筛、活性炭 粘土。;38;39;（2）助催化剂; 抑制不希望的活性 防止催化剂积炭 ：加入少量K2O（碱性组分）毒化酸中心。 双功能催化剂 ： 重整催化剂加入氯化物离子，增强酸性。 ;毒化型助剂，是利用某些成分能使某些有害的活性中心毒化，留下主反应所需要的活性中心，以提高反应选择性，减少副反应。 为防止某些催化剂上的积碳反应，可加入少量的碱性选择性助剂毒化引起积碳的酸中心。K2O为一种选择性助剂，能有效抑制积炭副反应，进而提高催化剂选择性，延长催化剂寿命。 ;Al2O3作用： ① 在N2的氛围下，有助形成Fe(111)晶面; Fe（111）比Fe（110）活性高440倍. ② 与活性铁形成了固熔体，阻止铁烧结; ③ ?使活性组分细小颗粒被间隔。;一些主要过程常用助Cat和其功能; 很多催化反应反应速度和催化剂表面积成正比，希望催化剂尽可能高的表面积。 有些催化剂可制成多孔和较高的比表面积 例：Raney Ni — 多孔和高的表面积。 2Ni-Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2 + 2Ni 有些催化剂需借助于载体，把活性组分分散在有高孔隙率的颗粒表面上。 如：Pt/Al2O3;46;载体的作用; 1）分散作用 要扩大单位质量物质表面积，必须增加其分散度，使其处于微米级～原子级的分散状态。 载体主要功能：使活性组分分散到一定分散度并保持稳定。 Ex：粉状金属Ni、Ag等，它们虽有活性，但不能实际使用，需附载于载体Al2O3、分子筛或硅铝上，才能工业应用。