第2章-气-固相催化反应本征及宏观动力学.pptxVIP

第1页第2章气-固相催化反应本征及宏观动力学

第2页主要内容1催化及固体催化剂12化学吸附与气固相催化反应本征动力学模型3气固相催化反应宏观过程与催化剂颗粒内气体的扩散34内扩散有效因子5气固相间热质传递过程对总体速率的影响6固体颗粒催化剂的工程设计7气固相催化反应宏观动力学模型8固体催化剂的失活

第3页1催化过程及特征在均相反应过程中，为数众多的反应按化工热力学的观点是能够进行的，但由于反应速度极慢，即使接触时间很长，所得产物也极少，无法进行工业化生产。2.1催化及固体催化剂

第4页2.1催化及固体催化剂

第5页Overallprogressionofheterogeneouslycatalysedreaction反应物从气流主体扩散到催化剂颗粒的外表面----外扩散反应物从外表面向催化剂的孔道内部扩散----内扩散反应物在催化剂表面活性中心上吸附吸附在活性中心的反应物进行化学反应产物在催化剂表面活性中心上脱附产物从催化剂内表面扩散到外表面----内扩散产物从外表面扩散到气流主体----外扩散

第6页A（g）B（g）AB⑴⑹⑵⑺⑶⑷⑸cAGcAS多相催化化学反应过程步骤

第7页距离0CACAgCASCACRpC*A

第8页距离0CACAgCASCAC=C*ARp

第9页☆催化反应过程的特征可概述如下：催化剂改变化学反应历程改变反应活化能本身在反应前后没有变化（1）催化剂不会改变反应物质最终所能达到的平衡状态（2）对于催化或非催化反应都有：催化剂并不改变化学平衡2.1催化及固体催化剂

第10页（3）对于任何一个可逆反应催化剂同倍加快正、逆反应速率催化剂（4）的良好选择性2.1催化及固体催化剂

第11页例如：CO+H22.1催化及固体催化剂

第12页2催化剂的组成和组分选择催化剂活性组分助催化剂载体抑制剂高活性高选择性高强度长寿命2.1催化及固体催化剂

第13页1)活性组分：真正起催化作用的组分。半导体催化剂：主要是金属氧化物和硫化物。金属催化剂：主要是简单金属或过渡金属。绝缘体催化剂：主要是ⅢA、ⅣA、ⅤA的金属或非金属氧化物及卤化物。2.1催化及固体催化剂

第14页作用：1）提供有效表面和适合的孔结构2）使催化剂获得一定的机械强度3）提高催化剂的热稳定性4）提供活性中心5）与活性组分作用形成新的化合物6）节省活性组分用量2)载体：催化剂活性组分的分散剂、粘合物或支持物。2.1催化及固体催化剂

第15页分类：载体比表面积（m2/g）孔型载体举例低表面积1非孔型磨砂玻璃、金属、碳化物大孔型熔融氧化铝、氧化硅中表面积100多孔性氧化铝、氧化硅、硅藻土、浮石高表面积100微孔型活性氧化铝、氧化硅-氧化铝、硅胶、活性炭等2.1催化及固体催化剂

第16页3)助催化剂(促进剂)：本身没有活性，但能改善催化剂效能。结构型助催化剂增进活性组分表面积，提高活性组分稳定性；调变型助催化剂调节和改变活性组分本性；4)抑制剂：(1)有时是用来抑制副反应的反应活性，提高选择性的；(2)有时是用来降低催化活性，提高反应稳定性的。2.1催化及固体催化剂

第17页3催化剂的制备催化剂活性取决于化学组成结构制备方法和条件浸渍法、沉淀法、离子交换法、共混合法、滚涂法、热熔法、溶蚀法、沥滤法、络合催化剂的固载化法等。1)催化剂的制备方法：2)催化剂的成型：影响催化剂的寿命、机械强度及活性2.1催化及固体催化剂

第18页3)制备固体催化剂煅烧的目的是：(1)除掉易挥发组分，保证一定化学组成，使催化剂具有稳定的活性。(2)使催化剂保持一定的晶型、晶粒大小、孔隙结构和比表面。(3)提高催化剂的机械强度。4)催化剂活化：目的是除去吸附和沉积的外来杂质。方法是：(1)适度加热驱除易除去的外来杂质；(2)小心燃烧除去顽固杂质；(3)用氢气、硫化氢、一氧化碳或氯化烃作为活化剂活化催化剂。2.1催化及固体催化剂

第19页4固体催化剂的比表面积、孔容积和孔容积分布催化剂的性能选择性活性寿命物理性质：比表面积；孔容积；孔容积分布。影响1)比表面积：单位质量的催化剂具有的表面积Sg，m2/g；影响催化剂的吸附量和活性。！！！测定表面积的方法是：氮吸附法。2.1催化及固体催化剂

第20页2)比孔容：每克催化剂内部微孔的容积Vg。cm3/g！！！测定孔容积较准确的方法是：氦-汞法。3)固体密度(真密度或