催化剂的选择制备再生ppt课件

1、运用催化运用催化Applied Catalysis第七章 催化剂的选择、制备、运用与再生 主要内容Content7.1 催化剂的选择分类7.2 选择催化剂常用的方法7.3 催化剂的制备与预处置7.4 催化剂的失活与再生7.1催化剂的选择分类根据选择目的分三类：1. 不断改良现有催化剂的性能；2. 利用现有廉价原料，为合成有用的化工产品寻觅适宜的催化剂；3. 为化工新产品和环境友好工艺开发研制。一、现有催化剂的改良1. 提高催化剂的活性、选择性、长寿性，以提高产质量量和消费才干；2. 寻觅制备催化剂的廉价原料和简一方法，以降低本钱；3. 改良催化剂运用条件，如降温降压等，从而降低消费操作费用；几

2、种催化剂相对活性稳定性比较二、 利用廉价原料研制开发化工产品所需催化剂例：醋酸消费HCCHHgCl2CH3CHOOCH3COOHCH2CH2PdCl2-CuCl2CH3CHOCo(Ac)2-Mn(Ac)2CH3COOHCH3OH + CORhCH3COOH活性高转化100%，选择性(99%)50年代60年代70年代例：顺酐消费50年代OOOO6070年代OOOOOOOOC4OOOOC4H101974年低碳原料研讨炽热三、 为化工新产品和环境友好工艺开发催化剂聚合物在生活中的运用：衣物聚酯、尼纶、腈纶鞋底聚丙烯沙发、家具、包装袋聚亚胺酯防弹衣聚对苯撑苯二甲酰胺，二十几种催化剂L-多巴(L-二羟基

3、苯丙氨酸)消旋4-甲基噻唑杀菌剂老工艺：新工艺：7.2 选择催化剂常用的方法一、 利用元素周期表进展催化剂活性组分选择1. 电子构型同族：氧化型：V2O5，Nb2O5，Ta2O5;氧化制顺酐：MoO3-V2O5，WO3-V2O5;加氢：VIII族;酸催化剂：IIIAVIIA族, Al2O3, SiO2-Al2O3碱催化剂：IAIIA族, Na、K、NaOH、K2O2. 原子半径、荷电数： 如碱土金属Be、Mg、Ca、Sr、Ba交换分子筛3. 同周期影响：电子构型变化、晶体构造变化4. 同一类型反响可以选用不同化合态催化剂：二、 利用催化功能组合构思催化剂缘由：催化反响普通有一系列化学过程 串联

4、完成，每一过程需求不同的催化活性中心。例：Pt/Al2O3。1. Pt影响Al2O3酸性，而后者影响Pt的逸出功2.参与Re，Ir提高热稳定性和寿命 Re、Ir防Pt长大0.11 m Re防结焦普通步骤：1. 解析总包反响，估量各步反响热A. 动力学反响分子数不超越3B. 热力学平衡常数极小的反响不允许C. 丢弃反响热过大的反响D. 合理范围内，选择阅历步骤少的2. 拟定机理，确定控制步骤，有针对思索催化剂3. 催化剂功能调理4. 选择适宜载体、成型及制备方法7.3 催化剂的制备与预处置一、 催化剂的制备的主要方法A. 沉淀法 用于制备单组份或多组分的催化剂： 搅拌情况下将沉淀剂参与金属盐的水

5、溶液，生成沉淀、过滤、洗净、枯燥、焙烧活性与选择性影响要素：a.沉淀剂和及金属盐的性质影响沉淀过程b.沉淀反响条件c.沉淀终点控制与杂质控制d.洗涤B. 浸渍法 用于制备负载型催化剂： 将尺寸较大的载体浸泡在活性化合物的水溶液中，浸渍平衡后分别剩余液体，枯燥、煅烧活化。方法：a.过量溶液浸渍法b.等体积溶液浸渍c.多次浸渍法d.蒸汽相浸渍法优缺陷：a.外表积与孔构造接近载体数值b.可以使活性组分均匀分布，提高活性效率c.操作简单d.附着能够不太结实留意：a.原料影响碳酸盐制Co、Ni、Pd、Mg、Zn、Cd、Cu、Sr、Ba、Ca氧化物草酸盐制FeO、MnO等C. 热分解法固相反响法或干法 用

6、于制备负载型催化剂： 加热分解盐类得到相应氧化物。b.热分解对产物影响D. 熔融法 将所要求组分的粉状混合物在高温条件下进展烧结或熔融过程： 固体粉碎高温熔融或烧结冷却破碎影响要素： 烧结温度举例： 合成氨催化剂：铁磁矿、碳酸钾、氧化铝在1600oC熔融，冷却破碎、氢气复原制得。 Raney Ni：把催化活性金属及另一种能溶于碱的金属熔融，冷却破碎，用碱滤沥去另一种金属。E. 复原法 除熔融法与滤沥法结合外，其他均只能制得氧化物催化剂，假设要转化为金属催化剂，必需进展复原复原方法： 熔盐电解、碳复原、一氧化碳复原、氢复原影响金属离子大小、分布、形状等要素： 温度升高、平均半径增大、含水也会增大

7、举例： 负载金属催化剂常用氢气高温复原氧化物法。 留意：氢气要过量，以便带走生成的水蒸气二、 催化剂的预处置 指某些原始化合物转变成活性相的过程，通常是在装入反响设备后进展的。 如金属复原、氧化物转为硫化物等。1、氧化物或盐类加氢复原成金属催化剂 合成氨催化剂：磁铁矿复原为金属 负载型金属催化剂：Ni/SiO2温度对Ni/SiO2催化剂形状分布影响复原气流对Ni/SiO2催化剂形状分布影响2、氧化物硫化制备硫化物催化剂 如石油部分加氢脱硫、脱氮催化剂：MoOn/Al2O3在运用前需进展预硫化CS2或H2S3、择形催化剂的预积碳处置和外外表覆盖、孔收缩预处置 A、预积碳处置 如沸石做固体酸催化剂

8、时，随进料时间延伸，外表积炭会选择性上升。处理方式反应活性/% 对位选择性/%未处理3633水蒸气处理2657.3预积碳处理2167.6水蒸气+预积碳595.1B、外外表覆盖、孔收缩预处置 化学气相堆积CVD法是该处置的有效方法。举例： SiO2堆积法制备高选择性合成对二甲苯催化剂，可将HZSM-5装于固定床反响器中，于540oC用湿气处置，然后用饱和水蒸气冷却至320oC，用含2%的Si(OC2H5)的乙苯进展处置。对乙苯选择性98%。7.4 催化剂的失活与再生失活：工业催化剂随着运转时间延伸，催化 剂活性会逐渐降低或完全失去活性的景象缘由： 催化剂中毒、催化剂积碳、催化剂烧结1、催化剂中毒

9、 催化剂在微量杂质作用下丧失活性与选择性。中毒会降低催化剂运用寿命。毒物来源： 反响原料或催化剂本身的某些杂质 反响产物、副产物或中间物种A、催化剂毒物分类a、作用强弱原料转化50%时致使反响速率降低一倍的毒物浓度： 强 中 弱 10-7 10-5 10-3moldm-3 b、毒化特性： 永久中毒、暂时中毒c、毒化作用机理： 化学吸附导致活性中心减少， 暂时 与活性中心发生化学反响，变为无活性 永久B、不同类型催化剂中毒a、中毒及消除方法： 引起中毒的物质： 具有不饱和键的分子：如双烯、双炔、CO、 噻吩在催化剂外表容易翻开双键或叁键，与催化剂d轨道成键； 或含有VA或VIA族的非金属元素及其

10、化合物VA或VIA族的毒物毒物及相应的无毒物构造使催化剂中毒的金属元素及其化合物b、金属氧化物催化剂中毒： 比金属催化剂稳定，不易中毒。 根据半导体特性，分施主型反响中毒和受主型反响中毒； 高温下，毒物对氧化物催化剂易失去毒性 如砷对V2O5，超越500oC会失去毒性c、酸碱催化剂中毒： 固体酸中心会被碱性化合物毒化； 固体碱中心会被酸性化合物毒化；碱性含氮化合物使酸催化剂中毒的情况2、催化剂烧结 催化剂在高温下反响一段时间后，活性组分的晶粒长大，比外表积减少的景象。 小晶粒外表自在能大，外表晶格质点热振动产生位移易聚集成大晶粒。大致活性外表减少，活性降低。催化剂烧结的缘由 a、反响或者再生过程中操作条件控制不当 对热效应较大的反响，要控制催化反响转化的深度和反响床热量的带出； b、催化反响或再生过程气氛不适改善方法 a、用助催化剂阻止挪