化工生产过程知识培训资料.pptx

第三章 化工生产过程基本知识;第一节 工业催化在国计民生中的作用 ; 一、催化剂－现代化学工业的基石 催化研究的重点将逐渐由过去以获取有用物质为目的的 “石油化工催化” 转向以消除有害物质为目的的 “环保催化” 的时期。;一、催化剂－现代化学工业的基石 表1-1 全球催化剂市场用途分布 ;二、二十世纪工业催化的一些重大发明 表1-2 20世纪工业催化剂的重大发明 ;二、二十世纪工业催化的一些重大发明 ;第二节 工业催化剂;第一节 工业催化剂;举例：碘化氢的分解反应（见教材p21） ;催化剂的特点;④用于正反应的催化剂不一定能直接应用于逆反应。 举例：加氢反应和脱氢反应。见教材p22 ⑤催化剂具有一定的使用周期。 催化剂的中毒和流失等使得催化剂的使用周期有限。;二、催化剂的组成与性能; 按反应机理分:有氧化还原型催化剂、酸碱催化剂等。 按催化反应体系的物相均一性分:有均相催化剂和非均相催化剂(固体催化剂)。 ;1.催化剂的组成;（2）固体催化剂的组成 固体催化剂一般由活性组分、助催化剂、抑制剂和载体组成。 活性组分：对主反应具有催化作用的物质；通常是金属或金属氧化物，例如铁、铜、铝及其氧化物。 举例：加氢所使用的镍催化剂，其活性组分为Ni。 助催化剂：本身没有催化性能，却能改善催化剂性能的物质；能够提高催化剂的活性、选择性和稳定性。 举例：乙烯环氧化制备还原乙烷所使用的银催化剂，在其中加入助剂Na或K，可改善催化剂的稳定性和耐热性。 ; 抑制剂：抑制副反应的发生，提高催化剂选择性的物质； 举例:见教材p23. 载体：为催化剂的骨架。载体的主要作用是承载活性组分和助催化剂，是负载活性组分和助催化剂的骨架。 载体的主要作用:见教材p23 ;补充：固体催化剂;固体催化剂;固体催化剂;固体催化剂;固体催化剂;4. 内扩散: C和D从颗粒内部到达颗粒外表面; 5.外扩散：C和D从颗粒颗粒外表面到达气相主体； 化学吸附、表面反应和脱附三步是???联的，构成了催化反应过程。按照上述三步获得的催化反应动力学，称之为催化反应化学动力学，或者催化反应本征动力学。;;2.工业催化剂的性能指标; 指在给定的温度、压力和反应物流量(或空间速度)下，催化剂使原料转化的能力。 判断催化剂性能的重要标志，工业上有下列表达方式： （1）给定温度（压力）下完成原料的转化率。转化率 越高，活性越高； （2）完成给定的转化率所需的温度。温度越低，活性 越高； （3）完成给定的转化率所需的空速。空速越大，活性 越高；; 催化剂中具有催化活性的部位。 如: 催化剂表面的酸、碱中心； 原子簇（Clusters）等。 ;（4）选择性 指反应所消耗的原料中有多少转化为目的产物。; 指催化剂使用期限的长短。寿命的表征是生 产单位量产品所消耗的催化剂量，或在满足生产 要求的技术水平上催化剂能使用的时间长短。 影响催化剂使用寿命的因素:见教材p24 a.化学稳定性 b.热稳定性 c.机械稳定性 d.耐毒性等。;催化剂的作用;三、催化剂使用; 超温过热、原料气中混有毒物杂质，有污垢覆盖催化剂表面，都会导致催化剂失活。 失活原因： （a）化学因素 （b）超温过热 （c）机械原因; 催化剂中毒有暂时性和永久性两种情况。暂时性中毒是可逆的，当原料中除去毒物，催化剂可逐渐恢复活性，永久性中毒则是不可逆的，不可再生。 催化剂的再生方法：烧焦再生。p26 ;四、工业生产对催化剂的一般要求;五、催化剂制备方法;沉淀剂 应选择沉淀后容易分解、挥发和较易洗涤干净的沉淀剂，如氨水、尿素、碳酸铵等铵盐、碳酸钠等碳酸盐、氢氧化钠等碱金属盐类，这样才能制备出纯度较高的催化剂。 另外，形成的沉淀物应便于过滤和洗涤，避免形成非晶型沉淀。同时，沉淀物的溶解度愈小愈好，这样沉淀反应完全，可减少原料的浪费。 沉淀方法 单组分沉淀法、多组分沉淀法、均匀沉淀法和超均匀共沉淀法等。;2.浸渍法