催化剂工程导论3催化剂性能的评价与表征.pptVIP

催化剂工程导论

CatalystEngineeringIntroduction催化剂性能的评价、测试和表征第一节概述活性：指催化剂的效能（改变化学反应速度能力）的高低，是任何催化剂最重要的性能指标选择性：衡量催化剂抑制副反应能力的大小。寿命：指催化剂在使用条件下，维持一定活性水平的时间（单程寿命）或每次活性下降后经再生而又恢复到许可活性水平的累计时间（总寿命）。催化剂：机械强度、抗毒性能、几何物理性质、宏观和微观的物理结构、经济性能等机械强度：催化剂抗拒外力作用而不致发生破坏的能力几何物理性质：包括催化剂与其外形尺寸有关的性质，如堆积密度、孔隙率等宏观的物理结构：主要指催化剂孔结构及表面结构有关的物理性质，如孔容、孔径分布、比表面积等微观的物理结构：主要指催化剂的晶相结构、结构缺陷以及某些功能组分微粒尺寸等催化剂表面的化合价及电子状态、电学和磁学性质等第一节概述第一节概述一、常用的手段和方法二、几个概念的区分评价—化学性质测试—物理性质表征—内在联系第二节活性评价和动力学研究一、活性的测定与表示方法催化剂活性测定：静态法和流动法表示方法体积比速率=质量比速率=面积比速率=V1dtdε·m1dtdε·S1dtdε·（1）转化率XA=反应物A已转化的物质量（mol）反应物A起始的物质量（mol）X100%（3）选择性（2）空速S=所得目的产物的物质量（mol）已转化的某一关键反应物的物质量（mol）X100%活性的表达方式及相关参数R=反应物A已转化的物质量（mol）反应物A起始的物质量（mol）X100%Y=生成目的产物的物质量（mol）起始反应物的物质量（mol）X100%Y=XS（4）收率（5）单程收率活性的表达方式及相关参数催化活性在理论研究中经常采用：转换频率（Turnoverfrequency）：指单位时间内每个催化活性中心上发生反应的次数。作为真正催化活性的一个基本度量。活性的表达方式及相关参数为所研究的催化反应提供数学模型弄清催化反应的机理动力学研究—提供数学模型。模型反映温度、空速、压力等参数对反应速率、转化率和选择性的影响规律为催化剂设计和反应器设计提供科学依据。第二节动力学研究的意义和作用了解催化剂发生的关键主反应和副反应的动力学特征。防止由于实验条件选择不当埋没好催化剂了解反应机理，找到薄弱环节，有助于改进催化剂和换代开发新催化剂。第二节动力学研究的意义和作用化学反应动力学是研究一个化学物种转化为另一个化学物种的速率和机理的分支科学。机理：达成所论反应中各基元步骤发生的序列。第二节动力学研究的意义和作用第二节动力学研究的意义和作用第三节实验室反应器与工业反应器的区别设计目的—解耦设计三项要求是催化剂评价和动力测定装置的核心积分反应器实验室常用固定床管式反应器，转化率高，进口和出口物料组成差异大，沿床层有大的温度梯度和浓度梯度，获得速率数据只能转化率对时空的积分结果，故定名为积分反应器。分类：恒温和绝热获得恒温：减小管径、用恒温导热介质和用惰性物质稀释催化剂管径减小导致管壁效应促使沟流加剧，通常管径是颗粒粒径6-8倍绝热特点：

微分反应器

特点：结构与积分反应器类似，催化剂装填少，转化率低一般在5%以下，个别在10%。优点：转化率低、热效应小、易达到恒温、反应器中的组成浓度沿催化剂床变化小，温度近似恒定，课可直接测定温度相对应的反应速率；反应器结构简单缺点：测得数据是初速；分析要求精度高

无梯度反应器类型和特点

外循环、连续搅拌釜式、内循环式无梯度反应器消除了温度和浓度梯度，可以直接而又准确的求出反应速率数据，结合了微分和积分反应器优点第四节评价与动力学试验的流程和方法流程和方法预实验（1）为了消除气流的管壁效应，6dr/dg12,dr/dg12（2）热效应，dr/dg12Δt0=εQd2r16λ*CO+O2→CO2