催化剂工程.1.2.3.章
工业催化原理PPT
1.2.1催化反应分类
按催化反应系统物相的均一性进行分类
均相催化反应
非均相（又称多 相）催化反应
酶催化反应
均相催化反应是指 反应物和催化剂居 于同一相态中的反 应。
非均相催化反应是 指反应物和催化剂 居于不同相态的反 应。
酶催化反应同时 具有均相和非均 相反应的性质。
1.2.1催化反应分类
按反应类型进行分类
表1-3 催化剂对可能进行的特定反应的选择催化作
反应类用型
常用催化剂
加氢 脱氢 氧化
羰基化
聚合 卤化 裂解 水合 烷基化，异构化
Ni,Pt,Pd,Cu,NiO,MoS2,WS2,Co(CN)63Cr2O3,Fe2O3,ZnO,Ni,Pd,Pt V2O3,MoO3,CuO,Co3O4,Ag,Pd,Pt,PdCl2 Co2(CO)8,Ni(CO)4,Fe(CO)3,PdCl(Pph3)3*,RhCl2(CO)Pp
问题2：请同学们举二个以上的实例？
1.1.4催化剂对加速化学反应具有选择性
表1-2 催化剂对可能进行的特定反应的选择催化作 用
反应物 催化剂及反应条件
Rh/Pt/SiO2，573K，7×105Pa
CO+H
2
Cu-Zn-O,Zn-Cr-O,573K, 1.0133×107～ 2.0266×107Pa
1.1.2催化作用不能改变化学平衡
问题1：实际工业上催化正反应、逆反应 时为什么往往选用不同的催化剂？
❖ 第一，对某一催化反应进行正反应和进行逆反应的操 作条件（温度、压力、进料组成）往往会有很大差别， 这对催化剂可能会产生一些影响。
❖ 第二，对正反应或逆反应在进行中所引起的副反应也 是值得注意的，因为这些副反应会引起催化剂性能变 化。
1. 催化剂与催化作用基本知识
规定转化率所需的温度和空速表示法
用完成给定的转化率（如XA=80%）所需 要的温度来表示，温度越低活性越高。
压力、原料气浓度和停留时间等条件都必须 相同
用完成给定的转化率（如XA=80%）所需 要的空速表示，空速越高活性越好。
反应温度、压力、原料气浓度都必须相同。
单程转化率
有些反应因受热力学平衡限制，平衡转 化率不高，为了充分利用原料，需将反 应产物分离，然后补充新鲜原料再循环 使用。 对一次通过催化剂的转化率称为单程转 化率。
转换频率是指每个催化中心上单位时间内产生 的给定产物的分子数（TOF)。 催化剂在更换前每个催化活性中心上的催化循 环周转超过十亿（109)次。
催化剂是如何加速反应速率的？
N2+3H2=2NH3
无催化剂存在时，在500oC、常压条件下，反应活化能 高，~334 kJ/mol 。此条件下反应速度极慢，竞不能觉察出 氨的生成。
催化反应速率表示法
反应速率表示反应快慢，一般有三种表 示方法。
以催化剂重量为基淮 以催化剂体积为基准 以催化剂表面积为基准
在催化反应动力学的研究中，活性多用 反应速率来表达。
反应速率表示方法
A→B
以V、S和W分别代表催化剂的体积、表面积和重量
（1）rv=（1／V）·(dNA／dt)=(1／V)·(dNB／ dt) [mol·cm-3·h-1] （2）rs= (1/s)·(dNA/dt) =(1/s)·(dNB/dt) [mol·cm-2·h-1] （3）rw= (1/w)·(dNA/dt) =(1/w)·(dNB/dt)
时空产率表示法
工业催化-第三章 吸附作用与多相催化
q微分＝dQ/dn ，是表面覆盖度θ的函数，q微分与θ的关系 通常 有三种关系，稍后将展开介绍。
4.吸附态(adsorbed state)
吸附态是吸附物种与催化剂表面相互作用的形态，包括三方 面的内容： ⑴ 被吸附的分子是否解离，可将吸附分为解离吸附和缔合 吸附；
⑵ 催化剂表面吸附中心的状态是原子、离子还是它们的集 团。吸附物占据一个原子或离子时的吸附称为单点吸附。占 据两个 或两个以上的原子或离子所组成的集团（或金属簇） 时的吸附称为多点吸附。
2、催化剂的孔及其孔结构
从催化剂固体的内部看，催化剂内存在着许许多多 的大小不一的孔。 大孔(粗孔) ＞50 nm 汞孔度计法(压汞法), macropore 中孔(细孔) 2～50 nm, N2气体吸附法, mesporore 微孔＜2 nm 作为内表面积处理, micropore.
用孔径下的孔体积对孔径作图， 就得一条曲线，称之为孔分布曲线 称孔分布，也称孔结构.
3、催化剂的外表面及其孔壁（称为：内表面）
催化剂的孔仅能取得最佳的传质效率，而反应物只有附着 在催化剂的表面上才可能与催化剂表面活性中心的原子、 或离子、或原子团、或离子团产生化学相互作用，而被活 化。
构成催化剂的第三层次就是催化剂的外表面和内表面。
催化剂的内外表面就是反应物与催化剂相互接触的界面 内外表面积的测定方法：Ⅰ、物理吸附法，也称BET法， 它所测出的表面积为催化剂的总表面积。Ⅱ、化学吸附法， 它所测出的表面积为催化剂的活性表面积。
扩散传递过程遵循 Fick 第一定律：
dn/dt = - De( dc/dx)
3.内扩散与外扩散的消除 有扩散影响的反应动力学方程，称为宏观动力学方程 (macroscopic dynamic equation)。 无扩散影响的动力学方程称为本征动力学方程 (intrinsic dynamic equation )。 为充分发挥催化剂作用，应尽量消除扩散过程的影响
第3章 催化剂性能的评价、测试和表征
一般说，催化剂表面积越大，其上所含的 活性中心越多，催化剂的活性也越高。
Hale Waihona Puke BET方法测量固体表面积BET理论模型：多分子层物理吸附模型，假设(1)固体表面是 均匀的；(2)分子之间没有相互作用；(3)分子可以同时在固体 表面进行多层物理吸附，而且每一层的吸附和脱附之间存在动 态平衡。
1. 表面积的测定
3.2.4 评价与动力学试样的流程和方法
选择适宜的催化反应器，最普遍使用的为管式反 应器 采用流动法测定催化剂的反应动力学，必须排除 内、外扩散的影响，且在反应区间的高温区进行 催化剂在反应器中呈均匀密堆积
反应管直径和催化剂颗粒直径之比一般为6-12之 间，避免反应气体的轴向和径向离散及沟流发生
FR
循环泵
尾气流速及 组分分析装置
B 反应器 ci A ci,f
F0ci ,0 FR ci , f ( F0 FR )ci
1 1 ci ( )ci , 0 ( )ci , f 1 FR / F0 1 F0 / FR
FR / F0循环比
FR / F0 1, ci ci , f
但催化剂表面活性随催化剂表面积增加而提高的关系仅出现在
活性组分均匀分布的情况下。而大多数情况下： 1、催化剂制备过程中活性组分可能不是均匀的分布； 2、催化剂微孔的存在可能影响到传质过程，使表面不能充分 利用； 3、有时催化剂的活性表现是由于反应机理不同，而与表面积 无关。如杂多酸催化剂的还原反应： 以异丁酸(IBA)还原时，遵循体相 还原机理，还原速率正比于催化 剂的重量； 以甲基丙稀醛(MLA)还原时，遵循 表面还原机理，还原速率与催化剂 表面积成正比。
催化剂的颗粒度一般用平均粒径和颗粒度分布来表示。金属晶粒 在载体上的分布及大小，强烈影响金属组分的催化性质。如Pt/C 催化剂催化2,3-二甲基丁烷的脱氢。
《催化剂表征与测试》课程教学大纲
《催化剂表征与测试》课程教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：催化剂表征与测试课程英文名称：Testing and Characterization of catalysts课程编号：06141290课程类型：专业（方向）课总学时：36 实验学时：12 上机学时：0 课外学时：0学分：2适用专业：工业催化先修课程：物理化学，催化作用原理开课院系：化学化工学院化学工程系二、课程的性质与任务催化剂是催化反应工艺和工程的核心。
研究催化剂就是为了揭示寻找其内在规律，以便制备出活性高、选择性好和寿命长的优良催化剂。
催化剂本身的结构、物理化学性质、催化作用及其催化反应过程都是及其复杂的。
但是，催化理论的发展还不能达到直接从理论上完全预见的水平，因此必须借助多种先进的测试手段来揭示催化作用的规律和机理。
《催化剂表征与测试》课程正是满足这一需要，系统介绍固体催化剂的基本分析测试方法和一部分最新的物理测试技术，包括各种方法的基本原理、所用仪器、装置特点、操作的技术要点、应用实例及方法的有效范围，为培养工业催化类专业工程师提供坚实的理论基础服务。
三、课程教学基本要求表征催化剂可提供给人们三种不同的但又互相联系的信息即化学组成和结构、催化剂纹理和机械性质、以及催化活性。
学生应该了解催化剂的性质，包括元素组成，可能呈现的单个相的组成、结构和含量，表面的组成，可能呈现的表面功能基的性质和含量，催化剂的纹理。
掌握各种测试方法的原理，熟悉用各种测试获得的信息解释催化剂的性质。
在掌握了催化剂表征与测试的基本理论和方法之后，学生不应满足于课堂上的教学，更要学会从工程学的观点看问题，分析和解决问题。
四、理论教学内容和基本要求绪论（2学时）1 课程的性质与任务2课程的主要内容3课程的教学安排4主要参考文献基本要求了解催化剂表征与测试在催化反应研究中的重要性。
熟悉相关的术语和基本概念。
重点与催化剂表征有关的若干术语和基本概念。
难点催化剂表征与测试的最新进展第一章催化剂比表面积和孔结构测定（4学时）1 物理吸附理论简单介绍2 表面积计算3 孔容和孔分布计算4 蒸汽吸附实验技术基本要求：物理吸附的基本概念和原理重点：表面积计算难点：孔容、孔分布计算。
催化剂工程-第六章(分子筛催化剂及其催化作用)
成椭圆形， d=0.55~0.6nm。
The Framework of zeolite ZSM 5
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1.3.5 磷酸铝系分子筛
60年代: Y型分子筛 70年代: ZSM-5型分子筛 80年代:磷酸铝系分子筛AlPO4-n, 第三代新型
分子筛, 骨架电中性 , 无离子交换能力。
环通过氧桥相互联结，形成有三维空间的多面 体构成分子筛结构的第三个结构层次。
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多员环的最大孔径
某些天然沸石中十员环和十二员环孔径的最大值和最小值
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Hale Waihona Puke 笼多面体有中空的笼，笼有多种多样，主要有α笼，β-笼，八面沸石笼等。
（1）α-笼是A型分子筛结构的主要孔穴 d=1.14nm, V=760 [A]3
（2）α-笼的最大窗孔为八元环， 孔径为0.41nm
Al/Si高，OH基的比活性也越高。
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2.2 分子筛催化剂的择形催化性质
2.2.0 择形催化
分子筛的择形作用基础是它们具有一种或多种 大小分立的孔径，其孔径具有分子大小的数量级， 即小于1nm，因而有分子筛分效应。
而作为催化剂还必须具有催化活性(固体的酸 性部位便是常见的催化活性中心)。由于分子筛具 有可交换的阳离子，允许引入催化性能不同的各种 阳离子，这些阳离子若交换为H+，则能产生数目 很多的强酸中心。
2.1.4 过渡金属离子还原也能形成酸位中心
Cu2+ + H2
Cu0 + 2H+
过渡金属簇状物可使分子H2与质子(H+)之间相互转化:
2(Ag n)+ + H2
#1、#2脱硝催化剂拆除及安装(四措两案)3.13
施工组织、安全、技术、环保措施及施工方案、应急预案工程名称：#1、#2机组超低排放改造工程催化剂拆除、安装四措两案承包方编制人：____________ ________年____月____日承包方技术负责人：_______ ________年____月____日承包方批准人：____________ ________年____月____日监理方审核人：___________ ________年____月____日发包方技术负责人：_______ ________年____月____日发包方审核人：____________ _______年____月____日发包方安监会签：_________ ________年____月____日发包方批准人：____________ ________年____月____日年月日#1、#2机组超低排放改造工程催化剂拆除、安装四措两案一、工程概况xxxxxx#1、#2机组超低排放改造工程脱硫脱硝除尘改造，包括#1、#2机组脱硫增容提效改造（含烟道系统）、高效除尘除雾装置改造、原脱硫GGH系统拆除、脱硝增容改造。
原有脱硫装置采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，一炉一塔布置，为达到35mg/Nm3（标态，干基，6%O2）的SO2排放环保标准，拟对原脱硫装置进行改造，改造方案采用高效烟气均流装置+高效除尘除雾装置，同时脱硫系统增加一台浆液循环泵及一层喷淋层、1座塔外浆池。
本方案主要针对脱硝增容改造中催化剂拆除一层并安装二层制定的专项四措两案。
二、改造的范围及目的1、施工范围1.1施工范围：#1脱硝拆除第一层催化剂并更换新的催化剂,在备用层加装新的催化剂及相应配套的蒸汽吹灰器（共6台）和声波吹灰器(共6台），位置在脱硝反应器第一层及备用层。
1.2工程分界点：#2脱硝增加一层催化剂及相应配套的蒸汽吹灰器（6台）和声波吹灰器（8台），位置在脱硝反应器备用层。
2、施工目的提高脱硝率。
《催化剂制备原理课件》4第三章 沉淀法2
4-Jun-20
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（1）正加法
➢把沉淀剂加入原料溶液中称之为正加法。
➢此时溶液由酸性变为中性，最后成微碱 性；pH值由低而高，沉淀主要在pH=7 左右生成，得到非晶态氢氧化铝凝胶。
NH3 H2O Al(NO3)3
非晶态 凝胶
pH=7-9 T >70℃ pH >10
AlO(OH)(一水软铝石) 煅烧 Al(OH)3(三水铝石) 煅烧
➢ 避免溶液不均匀的沉淀方法称为均匀沉淀法。 ➢ 在不饱和溶液内均匀地得到沉淀的方法通常有两种： （1） 在溶液中进行包含氢离子变化的缓慢的化学反应，逐渐提
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➢AgCl和AgBr能以任何比例形成固溶体，因此 若用含Cl-的Br-溶液来沉淀Ag+时，Cl-因形成 固溶体而与AgBr共沉淀。
BaCrO4-BaSO4，BaSO4-PbSO4，HgS-ZnS
➢以形成固溶体方式带入的杂质，用重结晶的方式也 难以除去，为提高沉淀物的纯度，应考虑在沉淀前 预先除去这些杂质。
2. 聚集与定向过程 3. 过饱和度对晶核生成与晶体 生长的影响
4-Байду номын сангаасun-20
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晶型与非晶型沉淀的比较
类型 沉淀颗粒直径 晶形 Φ=0.1-1 μm
非晶形 Φ<0.02 μm
沉淀外形 晶状 体积小
絮状 体积大
内部排列 结构紧密 规则易沉 降
结构疏松 杂乱无章
形成原因
定向速度 大于聚集 速度
聚集速度 大于定向 速度
➢再结晶（再沉淀）
➢晶体包藏杂质以后，内部存在内应力，如使沉淀物在 热母液中保持一段时间（热煮），则这种内应力会促 使晶体发生再结晶现象，从而减少所包藏的杂质量。
催化剂安装方案修改版
工程名称：福建大唐国际宁德电厂烟气脱硝技术改造工程文件编号：FJLJ-TX-009工程编号：福建大唐国际宁德电厂2#机组烟气脱硝技术改造工程催化剂安装方案版本/修改Revision批准日期Releasing Date编写/修改Redacted by审核Reviewed by批准Released by 福建龙净环保股份有限公司版权所有 COPYRIGHT 页数 PAGE 共页一、工程概述大唐宁德电厂位于福建省宁德市下属福安市湾坞乡。
厂址西南距宁德市区约30km，厂址北面为半屿村，西临白马港，东面为高山，南面为深水港区，最高水深达-30m，是福安市中远期规划中的重工业区。
大唐国际宁德发电有限公司3号、4号锅炉脱硝技术改造工程催化剂安装方案：本方案主要依据重庆远达催化剂制造有限公司提供的SCR催化剂模块安装方法及技术要求和安装现场实际情况，其主要内容如下：二、施工方法及相应的施工准备1、安装前准备1.1: 专用工具催化剂起吊安装所需要的专用工具包括：起吊吊耳：用于模块与起吊设备的连接。
翻转设备：用于模块安装前的翻转，该设备不是必须设备，通过吊车或叉车也可以进行模块翻转。
催化剂运输设备：专用叉车一部，白、夜班各配一名司机；塔吊配合吊装。
1.2：催化剂模块安装人员到位；安装队长1名安装工6名1.3:脱硝钢架36.2米层催化剂安装平台上部临时吊装设备安装、调试完毕。
1.4: 天气状况能够达到催化剂厂家代表要求的条件。
2、安装方法翻转催化剂在卸下催化剂之后，安装前撤去包装并翻转。
可以使用翻转设备完成这一工序，翻转设备应安置在水泥垫台上，并用螺栓固定，周围需留有足够的空间用于叉车操作。
翻转设备的安装极为关键，应最大程度地减小催化剂在安装之前需要移动的距离。
必须把模块平靠在翻转设备的侧面，这样，翻转设备可以对模块形成有效的支撑，从而使之处于垂直位置。
然后，翻转设备旋转90度，让模块上的“气流”箭头垂直向下。
使用叉车或吊车旋转催化剂模块，操作必须谨慎，翻转要平稳缓慢，避免模块意外“掉下”。
高等化学反应工程-1-第1章-催化剂与催化动力学基础
而： i
K i Pi 1 - 9 1 K i Pi
从朗缪尔吸附等温线可以看出：吸附量（或覆盖率）与压力的关系是双 曲线型。辛雪乌（Hinshewood）利用本模型成功地处理了许多气固相催 化反应，所以又被称为“兰-辛（L-H）机理”。
⒉弗罗因德利希型（非理想表面） 均匀表面吸附理论的关键在于认为催化剂表面各处吸附能力完全相同， 即吸附、脱附活化能和吸附程度无关，但实际上是有关系的。 弗罗因德利希认为：对吸附、脱附过程，吸附、脱附活化能是随表面覆 盖度的增加而变化的。即对吸附过程：
很快，活化能低，<4 kJ/mol <8 kJ/mol，很少超过凝缩热 多分子层 高度可逆 用于测定表面积及微孔尺寸
温度较高，远高于沸点
非活化的，低活化能；活化的，高活化能， >40 kJ/mol >40 kJ/mol，与反应热的数量级相当 单分子层 常不可逆 用于测定活化中心的面积，及阐明反应动力 学规律
固体催化剂之所以能起催化作用，乃是由于它与各个反应组分的气体分子 或者是其中的一类分子能发生一定的作用，在这一定的作用里面，最基本 的作用是吸附。吸附就是最基本的现象，可以说吸附是催化反应发生的前 提。 吸附的两种类型：物理吸附和化学吸附。
物理吸附： ①在低温下才较显著，类似于凝缩过程；气体分子与固体表面间的吸力 很弱，吸附热约为8~25 kJ/mol，吸附的活化能很小，常在4 kJ/mol以下； 由于所需能量小，所以达到平衡也快； ②升高温度可使物理吸附的能力迅速降低，在物质临界点以上，一般物 理吸附已极微，这就说明它不是催化中的重要因素。
0 Ea E0 a A ，E d E d A
吸附过程： ra k a p A exp gA 1 - 14 脱附过程： rd k d exph A 1 - 15 当吸附平衡时，得： 1 A lnap A 1 - 16 f f g h 1 - 17 其中， a k a k d 焦姆金型主要适用于覆盖率为中等程度时。
催化原理备课(第一章--基本知识)
催化剂与催化作用 1.1.2 催化作用不改变化学平衡(Chemical Equilibrium)
在研究一个化学反应体系时，有两个问题必须考虑，第一个是这个 反应能否进行？若能够进行，它能够进行到什么程度？即反应会停止在 什么平衡位置，其平衡组成任何？化学热力学能告诉我们这一问题的答 案；第二个问题是热力学上可行的反应进行快慢任何？即需要多久能够 达到平衡的位置。这个问题属于化学动力学的范畴。从经济学角度考虑， 一个化学过程要付诸工业应用必须既有足够高的平衡产率，又要有足够 快的反应速度。催化剂的作用是改变反应速度，改变反应体系达到平衡 的时间。 ◆催化剂不改变化学平衡的位置：
能 量
非催化 反应中间态
对于气相反应 A B AB ， 反应速度可以用Arrhenius方程表示为：
E非
催化反应 中间态
Ea
反应物
r Ae
ΔH
Ed
吸附的 产物 产物
(
E ) RT
Qa
吸附的 反应物
E催 Qd
PA PB
催化剂与催化作用 ◆催化剂加速化学反应是通过改变化学反应历程，降低反应活化能得以 实现的。 例：教材P2下合成氨的反应 非催化：N2、H2N+3H 铁催化：N2、H2N+3H 反应速率提高：1060倍 1.1.4 催化剂对加速化学反应具有选择性 原因：催化剂在多个可能同时进行的反应中，使生成特定产物的反应活 化能降低程度远远大于其它反应活化能的变化，使反应容易向生成特定 产物的方向进行。或者说：催化剂对某一特定反应产物具有选择性的主 要原因仍然是由于催化剂可以显著降低主反应的活化能(activation energy)， 而副反应活化能的降低则不明显。 活化能1129kJ.mol-1 活化能276kJ.mol-1
工业催化--第五章 各类催化剂的催化作用
– 因为对于不同的酸强度的酸度存在分布，故测量酸 强度的同时就测出了酸量。
– 较常用的方法有：
指示剂法 TPD法 量热法
– 指示剂法又称非水溶液正丁胺法。
3.3 固体碱强度与碱量
– 固体碱的强度，定义为表面吸附的酸转变为共轭碱 的能力，也定义为表面给予吸附酸分子一对电子的 能力。
– 杂化轨道中d原子轨道所占的百分数称为d特性百 分数，用d％表示。
• Ni原子形成金属后，Ni原于有两种杂化方 式，即d2sp3和d3sp2
图中[↑]代表原子电子，[·]代表成键电子
–价键理论用d特性百分数来关联金属催化活性。
金属的d％越大，相应的d能带中电子填充越多，d空穴 就越少。
d％与d空穴是从不同的角度反映金属电子结构的参量， 且是相反的结构表征。
例如，加氢反应，Pt、Pd 等是合适的，尤其是Ni具有较高加氢活性。
如果金属能带的电子全充满时，它就难于成键了。
2.2 价键模型
– 金属的价键理论早期由Pauling提出。
– 该理论认为过渡金属原子杂化轨道相结合，杂化 轨道通常为s、p、d等原子轨道的线性组合，称为 spd或dsp杂化。
2、酸碱的分类
– 按物质形态，可区分为液体酸碱和固体酸碱。
常用的液体酸催化剂有硫酸、盐酸、磷酸和醋酸。 常用的液体碱有氢氧化钠、氢氧化钾水溶液等。
固体酸分类表：
固体碱的分类 表：
3、 固体表面酸碱性能的测定
– 固体表面酸碱性质包括:
酸、碱中心类型 酸、碱强度 酸、碱量
3.1 酸中心类型
3、金属和金属表面的几何构造与催化活性
3.1 金属的晶体结构与催化活性
催化剂工程导论2离子交换法制备催化剂
•我国催化甲基叔丁基醚生产成功
2.5.2 由离子交换树脂制备催化剂
分类：
强酸性阳离子交换树脂：在树脂骨架中含有作为阳离子交换 的磺酸基(－SO3H)
弱酸性阳离子交换树脂：在树脂骨架中含有作为阳离子交换 羧基(－COOH)
阴离子交换树脂：在树脂中含有作为阴离子交换的季胺基型
成型必要性：催化剂的形状、尺寸不同，甚至表面粗糙度 不同，都会影响到催化剂的活性、选择性、强度、床层压 降、导热能力等性能。
改变形状的关键：是在保证催化剂机械强度及压降允许的 前提下，尽可能地提高催化剂的表面利用率。单位体积反 应器内所容纳的催化剂外表面越大，催化剂活性越高。
方法：催化剂异形化。即使催化剂的化学性质、物理结构 没有变化，也可以提高活性，减小压降，改善导热性能。
沸石分子筛的结构(II)
Mp/n[(AlO2)p (SiO2)q]·yH2O 式中p为铝氧四面体的数目， q为硅氧四面体的数目。 每个铝原子和硅原子平均有两个氧原子，如果M的化合价 n＝1，则M的原子数等于铝原子数，如果n＝2，则M的原 于数只是铝原子数的一半。
沸石分子筛的结构(II)
Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·ZH2O
笼示意图
笼及A型
以笼为结构单元，通过四元氧桥按立方晶格方式相互连 接起来；
笼总共由12个四元环、8个六元环和6个八元环组成的26
面体， 笼的直径为1.44 nm，空腔体积 0.76 nm3
笼及A型
A型沸石分子筛是 8个笼和12个 笼 联结而成，并形成 一个新的更大的笼 叫 笼。
八面沸石笼及X，Y型分子筛
八面沸石笼，以 笼为 结构单元，通过六元氧 环用六个氧桥按四面体 方式同其他四个笼联结 (类似金刚石结构)而构成 X，Y型分子筛的晶体结 构。 可以把八面沸石笼看作 是由笼和六角柱笼包围 而成的 。
火力发电厂SCR脱硝催化剂技术规范书
xxx煤电有限公司2×135MW热电机组烟气脱硝工程SCR烟气脱硝装置催化剂技术协议买方：卖方：设计方：签订地点：签订日期：二〇一二年三月目录第一章技术规范 (3)第二章供货范围 (16)第三章设计要求与设计联络会 (18)第四章技术资料和交付进度 (19)第五章性能验收试验 (20)第六章技术服务 (20)签字页 (23)第一章技术规范1、总则1.1本技术规范用于xxx煤电有限公司2×135MW热电机组烟气脱硝工程催化剂的设计、结构、性能、供货、试验和服务等方面的技术要求。
1.2本技术规范提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术要求作出详细规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，卖方应保证提供符合本技术规范和相关的国际国内标准的优质产品及其相应服务。
1.3卖方应执行本技术规范所列标准。
有不一致时，按较高标准执行。
1.4如卖方没有对本技术规范提出书面异议，买方则认为卖方提供的产品完全满足本技术规范的要求。
1.5在合同签定后，买方有权因规范、标准、规程发生变化而提出一些补充要求，具体内容双方共同商定（包含商务问题）。
1.6本技术协议经双方签字以后可作为订货合同的附件，与合同正文同等效力。
1.7如买方有除技术规范以外的其他要求，应以书面形式提出，经供需双方讨论、确认后，载于本技术协议中。
2、设计条件一期2×135MW机组锅炉为东方锅炉厂生产的DG-480/13.7-Ⅱ10型煤粉炉，锅炉型式为超高压自然循环汽包炉，单炉膛，Π型布置，四角切圆燃烧方式，一次中间再热，平衡通风，紧身封闭，固态排渣，受热面采用全悬吊方式，炉架采用全钢结构、双排布置。
锅炉主要设计参数见下表。
2.1.1锅炉主要设计参数项目单位设计参数(BMCR)过热蒸汽流量t/h480过热蒸汽压力MPa13.7过热蒸汽温度℃540再热蒸汽流量t/h391再热蒸汽进出口压力MPa 2.99/2.69再热蒸汽进出口温度℃334/540给水温度℃254空预器出口烟温℃136总燃料消耗量t/h68最低不投油稳燃负荷%45锅炉计算效率%92.322.1.2机组的运行情况统计机组编号单位机组容量MW2×135年利用小时小时5500每台炉BMCR燃煤量（设计煤质）T/H68冷却水采用除盐水，压力：0.3-0.6MPa（暂定）冷却水温度：最高38℃（暂定）压缩空气压力：0.4-0.8MPa(g)辅助蒸汽参数为：0.423～1.061MPa，温度为260℃～360℃。
催化剂与催化作用第一章催化剂与催化作用基本知识
表1-2 催化剂对可能进行的特定反应的选择催化作用
反应物 CO+H2
催化剂及反应条件 Rh/Pt/SiO2，573K，7×106 Pa Cu-Zn-O，Zn-Cr-O，573K， 1.0133×107 ～2.0266×107 Pa Rh络合物，473～563K， 5.0665×107～3.0399×108 Pa Cu，Zn，493K，3×106 Pa Ni，473～573K，1.0133×105 Pa Co，Ni，473K，1.0133×105 Pa
产物 乙醇 甲醇
乙二醇
二甲醚 甲烷
合成汽油
催化剂为什么能促使某一反应向特定产物方向进行? ➢ 催化剂在多个可能同时进行的反应中，使生成特定产物的反应活化能降低程度远远大于其他
反应活化能的变化，使反应容易向生成特定产物的方向进行。
例：甲醇氧化反应
甲醇部分氧化：
C H 3 O H + 1 2 O 2
酶催化反应： 催化剂酶本身是一种胶体，可以均匀地分散在水溶液中，对液相反应物而言可认为是均相催
化反应。但是在反应时反应物却需在酶催化剂表面上进行积聚，由此而言可认为是非均相催化反 应。因此，酶催化反应同时具有均相和非均相反应的性质。
按反应类型进行分类 ——根据催化反应所进行的化学反应类型分类。如加氢反应，氧化反应，裂解反应等。 同一类型的化学反应具有一定共性，催化剂的作用也具有某些相似之处，这就有可能用一种 反应的催化剂来催化同类型的另一反应。
➢ 一类为初级粒子，其尺寸多为埃级（10-10m），其内部为紧密结合的原始粒子; ➢ 另一类为次级粒子，大小为微米级（10-6m），是由初级粒子以较弱的附着力聚集而成的。
催化剂颗粒是由次级粒子构成的（毫米级，10-3 m）
光催化剂 缺陷工程 吸附位点-概述说明以及解释
光催化剂缺陷工程吸附位点-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：光催化剂作为一种新型的功能材料，在环境污染治理、能源转化及催化反应等领域展现出巨大的应用潜力。
光催化剂的活性和稳定性受到其表面缺陷工程和吸附位点特性的影响。
缺陷工程可以提高光催化剂的光催化性能，促进光生载流子的分离和转移。
吸附位点则可以影响光催化剂与废水中有害物质之间的相互作用，从而实现高效的光催化降解。
本文将对光催化剂、缺陷工程和吸附位点进行较为详细的介绍与分析，探讨它们在光催化反应中的重要作用和机制，旨在为相关领域的研究者提供一定的参考和启示。
文章结构部分应该包括对整篇文章的组织架构和各个部分内容的简要介绍。
以下是文章结构部分内容的一个示例："1.2 文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将首先对光催化剂、缺陷工程和吸附位点进行简要概述，明确文章的研究重点和目的。
接下来，在正文部分分别探讨光催化剂、缺陷工程和吸附位点的相关理论和研究进展。
最后，在结论部分对本文内容进行总结，展望未来可能的研究方向，并提出结束语。
通过这样的结构安排，可以系统地探讨光催化剂、缺陷工程和吸附位点在催化过程中的重要作用。
"1.3 目的本文旨在探讨光催化剂在环境净化和能源转换中的应用，并重点介绍了缺陷工程和吸附位点在光催化剂性能改善中的重要作用。
通过对这些关键因素的深入分析，我们可以更好地理解光催化剂的工作原理，为设计和合成高效的光催化剂提供理论支持和指导，从而推动光催化技术的发展和应用。
同时，通过本文的研究，我们也希望引起更多科研人员对于光催化剂的关注，促进相关领域的交流和合作，共同推动光催化技术在实际应用中的推广和发展。
2.正文2.1 光催化剂光催化剂是一种能够利用光能将化学物质转化为其他物质的催化剂。
光催化剂在环境净化、水处理、能源转换等领域具有重要应用价值。
其工作原理是通过光激发产生电子-空穴对，促使催化剂表面发生氧化还原反应。
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(a) 耐热稳定性：一种良好的催化剂，应能在高温苛刻的反应 条件下长期具有一定水平的催化性能。这就要求催化剂在剧 烈放热或吸热的反应过程中有良好的导热性能：有较高的
Pt Fe Cu-Cr Fe-Co-Ni Si-Al Pt/Al2O3 过氧化物 Ziegler-N Zeolit Bi-Mo Cu-Zn-Al Pt-Pd ZSM-5 甲基铝氧烷
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1.2 催化过程有关文献
涉及催化过程方面的文献浩如烟海，本节只是列举一些重 要的文献以帮助读者掌握催化方面的主要动向。所列文献目录 不仅限于学科本身，也涉及到工程技术和专利。在催化剂制备 方面，大量的化学技术蕴藏在专利之中，我们必须经常注意这 个领域的进展。 本课程的主要参考文献： 一、 重要学科性期刊： 1. Journal of Catalysis; 2. Applied Catalysis; 3. Catalysis today; 4. Catalysis Review; 5. Reaction kinetics and catalysis letters; 6. journal of molecular catalysis; 7: Surface Science 1: 催化学报; 2: 燃料化学学报; 3; 分子催化; 4: 物理化学; 5: 应用化学 6；石油学报； 二、 重要技术工程期刊
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所有的孔道都看成是圆柱形的孔，并假定其平均长度为 L，平 均半径为r. (12) 催化剂中毒：催化剂在使用过程中，如果其活性的衰退是由 于反应介质中存在少量杂质，或是由于催化剂在制备时夹杂 有少量杂质而引起的，则称为催化剂的中毒。
(13) 催化剂的寿命：催化剂在实际反应条件下，可以保持活性和 选择性的时间称为催化剂的寿命。 (14) 催化剂的活化：催化剂在投入实际使用之前。经过一定方法 的处理使之变为反应所需的活化态的过程.
达到平衡时的体积增量 8.19 8.34
SO2 ZnSO4
HCl 草酸 磷酸 平均
0.079 2.7
0.15 0.52 0.54
8.20 8.13
8.15 8.27 8.10 8.19
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关于可逆反应
根据微观可逆原理，假如一个催化反应是可逆的，则 一个加速正反应速率的催化剂也应加速逆反应速率，以保 持 K平不变（K平＝ K正/K逆）。
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1. Chemtech; 2: Chemical and Engineering News; 3: Chemical Engineering Science; 4: Chemical Engineering Progress; 5: Hydrocarbon Processing; 6: Oil and Gas Journal 7: Industrial and Engineering Chemistry Research 1: 化工学报; 2: 化学工程; 3: 化学工程与工艺; 4: 工业催化; 5: 天 然气化工; 6：石油化工 三、专利文献 国家对发明者的知识产权通过专利予以保护，使其对这种技 术产权不受竞争者的侵犯；
(21) 化学吸附：在吸附剂(催化剂)与吸附物(反应物)之间发生电 子转移现象的吸附.
(22) 覆盖率：催化剂表面被反应物分子吸附后．固体表面被覆 盖的百分数.
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(23) 吸附等温线：温度一定时，气体分子在固体表面的平衡吸 附量随压力的升高而增加。两者之间随情况的不同有不同的 函数关系，从而得到各种类型的曲线,称之为吸附等温线，其 中最重要有Langmuir, BET, Freundlich, Temkin吸附等温线 1.4 催化方面的基本概念 一、催化剂的分类 聚集状态：气体，液体，固体； 催化过程：均相， 多相 具有的催化功能； 酸碱、氧化还原、双功能催化剂
催化剂是一种能够改变一个化学反应的反应速度，却不改变化学 反应热力学平衡位置，本身在化学反应中不被明显地消耗的化学 物质。
催化作用是指催化剂对化学反应所产生的效应。
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• 2.1.2催化作用不能改变化学平衡
表2-1 在不同催化剂存在下三聚乙醛解聚的平衡浓度
催化剂 SO2 SO2
催化剂在反应体系中含量 0.02 0.063
2
第一章 导言
1 2 工业催化过程发展简史 催化过程有关文献 催化方面常用术语简介 催化方面的基本概念
3
4
3
1.1 工业催化过程发展简史
经过近百年的发展，石油、化工以及七十年代以来进展 迅速的精细化工已经形成了巨大的生产力，在世界各国的国 民经济中起着不可估量的重要作用。目前全世界的石油炼制 工业有几十亿吨油料经过分子筛催化裂化装置；十几亿吨油 料经过铂催化重整装置和加氢精制装置。目前，石油化学工 业及化肥工业各项产品的年产量如下(表1-1):
酶催化剂：酶=酶蛋白+辅基（辅酶），大体相当于主催化剂和 助催化剂，但是，两者分别存在时，均无活性。
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第2章 催化剂与催化作用
1 催化作用的特征
2
3 4 5
催化反应和催化剂的分类
固体催化剂的组成与结构 催化剂的反应性性能及对工业催 化剂的要求 多相催化反应体系的分析
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• 2.1.1催化剂和催化作用(Catalyst and Catalysis)
8: 工业催化剂手册 黄仲涛 化学工业出版社，北京，2006
1.3 催化方面常用术语简介
(1) 催化剂的活性：催化剂加速某化学反应能力高低的量度。
(2) 催化剂的比活性：催化剂的比活性是相对于催化剂某一特定 性质而言的活性。例如：催化剂每m2的活性。
(3) 催化剂的选择性：催化剂有效地加速平行反应或串联反应中 的某一个反应的性能。
如果第三者要在生产中使用这种技术，则必须得到专利权所 有者的同意(通过技术转移、技术转让等方式)才能实施； 在任何一个实验室中则可以无条件的使用任何专利所披露的 技术秘密； 专利中有催化过程、催化剂制造以及催化剂评选等技术；
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催化技术除发表于期刊、会议外，专利是催化方面主要的信 息来源。 一些重要的催化剂随着工业技术的进步住往可以获得一系列 的专利．新的专利中会出现很多老的专利中尚未解决的或者 解决得不够好的问题，因此对一些重要催化剂的系列专利进 行有系统的研究往往可以从中获得十分重要的新观点、新技 术以及新的动向。 英国(B.P), 美国(U.S.P), 德国(D.P), 法国(F.P), 日本(J.P)以及欧洲 (EUR.)专利中可以获得大量有关催化方面的信息。 美国的化学文摘 (chemical Abstract简称CA)中可以较快查到新 的专利摘要。一般，催化方面的专利出版后两个星期至三个 月后，就可以在美国化学文摘中查到。 在CA的相同专利索引(Patent Concordance lndex)中可以找到各 种读者所熟悉的语言专利，例如同一日本专利可能在英国
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（a ）堆密度；（b）颗粒密度；（c）真密度 (7) 催化剂的比表面：通常以1g催化剂所具有的总表面积m2/g (8) 催化剂的比孔容： 1g多孔性固体催化剂颗粒内部所有孔道的 总体积。ml/g (9) 催化剂的孔隙率：多孔性固体催化剂颗粒内部所有孔道的总 体积占催化剂颗粒体积的百分数。
(10) 催化剂的孔分布：除了分子筛之外，一般催化剂中的孔道直 径大小不一。不同大小的孔道占总孔道的百分数称为孔分布。 不 同 范 围 的 孔 径 (r>200nm 称 大 孔 ， r ＜ 10nm 微 孔 ， r 为 10~200nm过渡孔) 有不同的测定方法。 (11) 催化剂的平均孔半径：一般固体催化剂 (分子筛除外)中孔道 的粗细、长短和形状都是不均匀的，为了简化计算，可以把
使用条件下的物质状态：过渡金属、金属氧化物、过渡金属络 合物、酸碱催化剂
按工艺工程特点：多相催化剂，均相催化剂，酶催化剂
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二 、催化剂的化学组成 固体催化剂：主催化剂，共催化剂，助催化剂，载体 配合物催化剂：主催化剂（中心原子），助催化剂（配体） 或主催化剂和助催化剂均是配合物，
TiCl3-AlR3， PdCl2-CuCl2
(15) 催化剂的失活：催化剂在使用过程中由于中毒、积碳、半熔 现象而使催化剂的活性逐渐下降的现象.
(16) 转化数:单位活性中心在单位时间内进行转化的反应分子数
(17) 转化率:反应物在给定的反应条件下转化为产品和副产品的 15
百分数 (18) 产率：反应产物的量相对于起始反应物总量的百分数 产率、选择性和转化率三者的关系为： 产率＝选择件x转化率 (19) 时空产率：催化反应中，反应物在单位时间内通过单位体 积的催化剂所得某一产物的量。 (20) 空速：单位时间内通过单位体积(或质量)催化剂的反应物体 积(或质量)。 单位: 时间-1 （GHSV）
一个新的催化剂、新的催化过程的出现往往从根本上改变
了某一化学加工过程的状况，降低了成本, 创造出大量的财富、 有力地推动着工业生产的发展。 70年代以来催化剂的销售额变化情况如下(表1-2) ：
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100 80
亿, $
60 40 20 0 1970 1980 1990 year 2000
表1-2:催化剂的销售额 应用领域集中在化工，环保，炼油等行业(表1-3) ：
6
下表(表1-4)给出1900年以来各发展时期重要的工业催化过程， 这些过程对目前的生产仍有较大的影响。 7
时期
催化工艺过程
催化剂
1900 1910 19201930-40
1950
1960 1970
1980 1990
氨氧化生产硝酸 *合成氨催化工艺(1931,Bosch) CO+H2合成甲醇 FT合成 催化裂化 催化重整 合成橡胶(丁苯, 丁腈, 丁基) *聚乙烯,丙烯(1963, ZGer-NItaly) 加氢裂化 丙烯腈 低压合成甲醇 汽车废气处理 甲醇合成汽油 新型聚烯烃