催化剂工程催化设计ppt课件

1、催化剂工程 催化剂设计催化剂设计 化学工程化学工程 31107094 刘启业刘启业;催化剂工程 催化剂设计的实际概观催化剂设计的实际概观催化剂设计的普通程序催化剂设计的普通程序催化剂原资料的选择催化剂原资料的选择 电子计算机辅助催化剂设计电子计算机辅助催化剂设计;催化剂设计的实际概观催化剂设计的实际概观催化剂设计催化剂设计 为某一特定的化学反响创制最正确催为某一特定的化学反响创制最正确催化剂的战略性谋划。化剂的战略性谋划。实际开展实际开展 阅历挑选法阅历挑选法催化实际催化实际催化模型催化模型催化剂设计催化剂设计;催化剂设计的实际概观催化剂设计的实际概观经典实际经典实际1925年，年，Taylo

2、r活性中心思论；活性中心思论； 固定的活性中心，不是外表上的每一部位，固定的活性中心，不是外表上的每一部位，外表缺陷、边、棱、角。缘由：外表力场不外表缺陷、边、棱、角。缘由：外表力场不饱和，外表能高，具有较强的吸附才干。饱和，外表能高，具有较强的吸附才干。50年代，固体能带实际；年代，固体能带实际； 众多金属原子结合在一同组成金属块；单众多金属原子结合在一同组成金属块；单个原子上的电子轨道合并为整个金属体的轨个原子上的电子轨道合并为整个金属体的轨道能级；道能级；;催化剂设计的实际概观催化剂设计的实际概观 有有S，P，D能级；能级；S和和D能级有重叠，发生原轨能级有重叠，发生原轨道中的电子流动，

3、主要是道中的电子流动，主要是D轨道中的电子流向轨道中的电子流向S轨道，构成轨道，构成“空穴；空穴即为电子不饱和空穴；空穴即为电子不饱和体，有吸附才干，或活法才干体，有吸附才干，或活法才干不定的活不定的活性中心。性中心。80年代，在均相催化、酶催化开展快的根底上，年代，在均相催化、酶催化开展快的根底上，新的活性中心思论：催化剂外表活性中心是外新的活性中心思论：催化剂外表活性中心是外表配位不饱和的离子氧化物或原子金表配位不饱和的离子氧化物或原子金属，反响物是与该外表不饱和物体进展结合属，反响物是与该外表不饱和物体进展结合部分结合的配体。部分结合的配体。;催化剂设计的实际概观催化剂设计的实际概观过去

4、，合成氨催化剂的配方，实验优化超过去，合成氨催化剂的配方，实验优化超越越20,000次次如今，催化剂开发设计，由盲目定性试探，如今，催化剂开发设计，由盲目定性试探，向准确的定量转换；技艺型向科学型转化。向准确的定量转换；技艺型向科学型转化。;催化剂设计的普通程序催化剂设计的普通程序Dowden催化剂设计框图催化剂设计框图Trimm催化剂设计程序催化剂设计程序米田道路米田道路;催化剂原资料的选择催化剂原资料的选择主催化剂的选择助催化剂的选择载体的选择;主催化剂的选择三类，金属，金属氧化物或硫化物以及固三类，金属，金属氧化物或硫化物以及固体酸体酸催化反响或某些类型的催化反响，不同催催化反响或某些类

5、型的催化反响，不同催化剂所显示的活性，呈有规律的变化。化剂所显示的活性，呈有规律的变化。从知的某些催化剂金属适于哪些种类的反从知的某些催化剂金属适于哪些种类的反响出发，也是一种阅历响出发，也是一种阅历金属的实验活性金属的实验活性;主催化剂的选择过渡金属氧化物和硫化物的催化活性过渡金属氧化物和硫化物的催化活性金属的加氢反响和氢解反响催化活性顺序金属的加氢反响和氢解反响催化活性顺序金属的相对催化活性金属的相对催化活性;助催化剂的选择助催化剂的选择助催化剂的选择助催化剂助催化剂 具有提高催化剂活性、选择性、具有提高催化剂活性、选择性、改善催化剂耐热性、抗毒性、机械强度、改善催化剂耐热性、抗毒性、机械

6、强度、寿命等性能的组分，它本身无活性，但可寿命等性能的组分，它本身无活性，但可改动催化性能。改动催化性能。;助催化剂的选择;助催化剂的选择调变性助催化剂调变性助催化剂在一定范围内改动助催化剂的本征活性和选择性。在一定范围内改动助催化剂的本征活性和选择性。选择原那么选择原那么强化主催化剂的优点，抑制其缺陷。强化主催化剂的优点，抑制其缺陷。构造性助催化剂构造性助催化剂坚持主催化剂高分散度。坚持主催化剂高分散度。 合成氨合成氨Fe催化剂，参与催化剂，参与Al2O3。 水蒸气转化水蒸气转化Ni催化剂，参与催化剂，参与Al2O3、MgO，构，构成接近固溶体的高分散形状，提高活性稳定性。成接近固溶体的高分

7、散形状，提高活性稳定性。;助催化剂的选择选择原那么选择原那么1要有较高的熔点，在运用条件下是稳要有较高的熔点，在运用条件下是稳定的，最好不易被复原成金属。定的，最好不易被复原成金属。2对于催化反响是惰性的，否那么就能对于催化反响是惰性的，否那么就能够改动催化剂的活性或选择性。够改动催化剂的活性或选择性。3构造性助催化剂应不与活性组分发生构造性助催化剂应不与活性组分发生化学变化。化学变化。;载体的选择载体载体 是活性组分的分散剂、粘合剂或支撑是活性组分的分散剂、粘合剂或支撑物。普通为没有活性的惰性物质，在催化物。普通为没有活性的惰性物质，在催化剂中含量较高。剂中含量较高。常用的载体有：高比外表的

8、有活性炭、硅常用的载体有：高比外表的有活性炭、硅胶、氧化铝；中等比外表的有硅藻土、石胶、氧化铝；中等比外表的有硅藻土、石棉；低外表的有：刚玉、浮石等。棉；低外表的有：刚玉、浮石等。;载体的选择重要的催化剂载体重要的催化剂载体常用的催化剂载体常用的催化剂载体;载体的选择载体的作用载体的作用提供有效的外表和适宜的孔构造。提供有效的外表和适宜的孔构造。加强催化剂的机械强度，使催化剂具有一加强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定的外形。定的外形。改善催化剂的传导性。改善催化剂的传导性。减少活性组份的含量。减少活性组份的含量。提供附加的活性中心。提供附加的活性中心。;载体的选择载体的选择载体的选择选择原那

9、么：选择原那么：工艺角度：活性、选择性、可再生性、本钱。工艺角度：活性、选择性、可再生性、本钱。化学要素：比活性、活性组分间的相互作用、化学要素：比活性、活性组分间的相互作用、催化剂失活稳定性、抗毒、抗烧结、与反催化剂失活稳定性、抗毒、抗烧结、与反响物有无相互作用等。响物有无相互作用等。物理要素：比外表、孔率、颗粒尺寸与外形、物理要素：比外表、孔率、颗粒尺寸与外形、机械稳定性、热稳定性、堆密度、活性相稀释、机械稳定性、热稳定性、堆密度、活性相稀释、可分别性等。可分别性等。;电子计算机辅助催化剂设计电子计算机辅助催化剂设计催化剂整个设计过程极其复杂，影响催化催化剂整个设计过程极其复杂，影响催化剂

10、性能的要素多，而且这些要素之间并非剂性能的要素多，而且这些要素之间并非相互独立相互独立. 由于催化实际的不健全和催化过由于催化实际的不健全和催化过程的复杂性，所以目前催化剂设计主要仍程的复杂性，所以目前催化剂设计主要仍以阅历、以试探性的方法为主以阅历、以试探性的方法为主.一种新的或一种新的或改良的催化剂的研制胜利还需求进展大量改良的催化剂的研制胜利还需求进展大量的实验任务的实验任务.;电子计算机辅助催化剂设计电子计算机辅助催化剂设计一方面，催化这门学科已有某些零散的实一方面，催化这门学科已有某些零散的实际和前人的大量阅历际和前人的大量阅历;另一方面，随着计算另一方面，随着计算机运算速度的增大和

11、处理非数值问题才干机运算速度的增大和处理非数值问题才干的加强，使运用计算机辅助催化剂设计成的加强，使运用计算机辅助催化剂设计成为能够为能够.;电子计算机辅助催化剂设计电子计算机辅助催化剂设计计算机辅助催化剂设计方法可分为三类，计算机辅助催化剂设计方法可分为三类，即即:(l)数学模型法数学模型法;(2)专家系统法专家系统法;(3)混合法一数学模型模拟和专家系统的综混合法一数学模型模拟和专家系统的综合方法合方法.;数学模型法;专家系统法专家系统法;混合法混合法;电子计算机辅助催化剂设计电子计算机辅助催化剂设计虽然计算机辅助催化剂设计已有运用到实虽然计算机辅助催化剂设计已有运用到实践催化剂设计中的实例，但由于催化剂设践催化剂设计中的实例，但由于催化剂设计本身的极其复杂性，只能将计算机设计