影响催化剂活性的因素主要有哪些
催化剂水热老化原理
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催化剂水热老化原理1. 引言1.1 催化剂水热老化原理催化剂水热老化是指在高温高湿环境下,催化剂的性能逐渐衰减的过程。
水蒸气和高温会导致催化剂表面的活性物种逐渐降解,活性中心结构发生变化,并且在催化剂晶体内部发生结构松散、孔径堵塞等现象。
这些因素都会影响催化剂的活性和稳定性,进而影响催化反应的效果。
催化剂水热老化过程是一个复杂的化学反应过程,涉及到催化剂表面吸附物种的解离和再组合、活性位点的失活、晶格缺陷的形成等多个方面。
为了更好地理解催化剂水热老化的原理,需要从影响催化剂活性的因素、老化机理分析、老化过程中的表征方法以及改善催化剂老化的策略等方面进行研究和探讨。
只有深入了解催化剂水热老化的机理和规律,才能有效地延长催化剂的使用寿命,提高催化效率。
通过对催化剂水热老化原理的研究,可以为未来设计更稳定、更高效的催化剂提供重要的理论指导,促进催化剂科学的发展和应用。
加深对催化剂水热老化的理解,也为解决相关领域的实际问题提供了理论支持和技术指导。
催化剂水热老化的重要性不言而喻,未来的研究方向也将继续聚焦在此领域,探索更深层次的机理和优化策略。
2. 正文2.1 水热老化过程水热老化是指催化剂在水热条件下长时间稳定使用后,其活性和选择性逐渐下降的过程。
水热环境中的高温和高湿度会导致催化剂表面的活性中心结构发生变化,从而影响其催化性能。
水热老化过程主要包括以下几个阶段:1. 催化剂表面的结构变化:在水热条件下,催化剂表面会发生结构变化,活性中心的结构可能发生部分破坏或重组,导致催化剂活性下降。
2. 活性中心的失活:随着水热老化时间的增加,一些活性中心可能会逐渐失活,减少催化剂对反应物的吸附能力和活性。
3. 表面积和孔结构的改变:水热老化还会导致催化剂表面积和孔结构的改变,降低其对反应物的吸附能力和传质效率,进而影响催化反应速率。
4. 相互作用力的变化:水热老化还可能影响催化剂表面的相互作用力,如酸碱性质、金属-氧键强度等,进而影响催化剂的活性和选择性。
催化剂的活性及其影响因素课件
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03
提高催化剂活性的方法
优化反应条件
温度
提高反应温度可以促进化学反应速率,从而提高催化剂活性。但温 度过高可能导致催化剂失活或引起副反应。
压力
在高压下,物质的活化能降低,有利于提高催化剂活性。但过高的 压力可能对设备造成损害。
浓度
增加反应物浓度可以增加碰撞频率,提高催化剂活性。但过高的浓度 可能导致反应过于猛烈,不利于控制。
压力对催化剂活性的影响较为复杂。在某些情况下,增加压 力可以促进反应物在催化剂表面的吸附和活化,从而提高催 化剂活性;但在其他情况下,过高的压力可能导致催化剂失 活或改变其性质。
压力对催化剂活性的影响还与其物理状态和化学性质有关。 例如,某些固体催化剂在高压下可能产生结构变化或相变, 从而影响其活性。因此,选择合适的压力对于优化催化剂活 性同样重要。
选择合适的催化剂
活性组分
选择具有高活性的组分作为催化 剂的活性中心,可以显著提高催 化效果。
载体
选择合适的载体可以改良催化剂 的分散性、热稳定性等性能,从 而提高活性。
催化剂的改性
表面改性
通过改变催化剂表面的物理化学性质 ,如增加比表面积、调整孔结构等, 可以提高活性。
组成改性
通过添加合金元素、非金属元素等, 改变催化剂的组成,可以提高活性。
02
催化剂活性的高低直接决定了化学反应的速率和效率,是工业
催化过程的核心要素。
催化剂活性通常用单位时间内反应物的消耗量或产物的生成量
03
来衡量。
催化剂活性的重要性
1
催化剂活性对化学工业具有重要意义,能够提高 反应速度、降低能耗、减少副反应、提高产物收 率等。
2
高活性的催化剂能够缩短生产周期,降低生产成 本,提高经济效益。
克劳斯催化剂活性影响因素的分析
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克劳斯催化剂活性影响因素的分析刘林【摘要】目前,国内外生产的原油以高硫低蜡为主,随着原油深加工、低硫油品的生产需求增多和SO2排放法规的日趋严格,要求硫磺回收装置必须保证较高的硫转化率.影响克劳斯硫磺回收转化率的主要因素是制硫催化剂的活性.从催化剂的性能、物理因素、化学因素和物质沉积四个方面分析说明了造成催化剂活性降低的机理.操作方面的优化措施有:根据硫的露点温度,两级反应器床层操作温度应分别控制在280~350℃和210 ~240℃;调节气风比,使H2S与SO2的摩尔比值在2左右;最重要的是,在催化剂的有效使用期间,尽量避免开停工操作,因为停工吹扫过程会造成硫沉积和炭沉积,停工前催化剂的钝化过程和开工前催化剂的硫化过程会极大地损坏催化剂,甚至会由于操作不当使部分催化剂永久失活.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2016(046)011【总页数】4页(P49-52)【关键词】催化剂;活性;孔结构;硫酸盐化;硫沉积;炭沉积;转化率【作者】刘林【作者单位】中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司,黑龙江省大庆市163711【正文语种】中文目前,国内外原油以高硫低蜡为主,随着原油深加工、低硫油品生产需求的增多和SO2排放法规的日趋严格,要求硫磺回收装置必须保证较高的硫转化率,所以制硫催化剂也随之不断更新发展,从最初使用的天然铝矾土催化剂,其总硫转化率大约在80%~85%,到后来使用的活性氧化铝催化剂,使总硫回收率大幅提升至90%~95%,而后又成功开发了TiO2催化剂,不但将克劳斯硫磺回收率进一步提升,而且能进一步促进COS和CS2的水解反应,使得总硫回收率达到98%以上。
可以看出,制硫催化剂及装置操作运行情况是影响克劳斯硫转化率的关键因素。
克劳斯催化剂活性的降低由四种根本因素决定:催化剂本身性能改变、物理结构的改变、化学组分的改变、物质沉积。
无论是哪种因素,都会不同程度地使催化剂的活性中心大量损失,造成催化剂失活。
催化剂的活性及其影响因素
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三、酸碱催化
酸碱催化是指在溶液中的均相酸碱催化反应,它 在有机合成中的应用广泛。
Lewis酸—这个中性分子,虽无酸的功能基团,但如 其结构中有一个原子尚未完全满足的价电子层,
且能与另一个具有一对未共享电子的原子发生结 合,形成配位键化合物的称Lewis酸。
Lewis碱—一个中性分子,若具有多余的电子对,且
酯化反应就难于进行。
Lewis酸催化剂有AlCl3,FeCl3,BF3,ZnCl2等。催化芳 香环烃化反应。卤代烃在这些催化剂作用下,先形成 亲电性的正碳离子,然后与苯结合形成杂化的带阳电 荷的离子复合物,正电荷分散在苯环的三个碳原子上 ,然后失去质子,最后得到烃基苯。
•若没有lewis酸的催化,卤代烃的正碳离子上正电荷不够 •无法形成反应的中间复合物,烃化反应就无法进行。
成,然后再与醇加成,最后从生成的复合物中分离出 一分子水和质子,同时形成酯。
••O
•R
•+ •C
•+ H+ •OH
•OH •R’OH
•R •+•C •OH
•OH •R •C •OH
•O •+ H2O + H+
•R •C •OR’
•+
•O
•R’
•H •在这里,若没有质子催化,则碳原子上的正电荷不够,
醇分子中的孤电子对作用能力薄弱,无法形成加成物,
1.鎓盐(p86,表4-1) 1)分子量比较大的鎓盐比分子量小的鎓盐具有较好的催化
能与缺少一对电子的原子或分子以配位键相结合
的,成为Lewis碱。
•C
•F
AlCl3、BF3是酸
•C •lA
• •B
H2O、NH3是碱
影响催化剂活性因素
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钯碳催化剂影响催化剂活性因素一.以下原因可使催化剂活性下降:1.非可逆:a.半融b.化学成份变化c.化合物有生成d.破碎或剥落e.附着了反应产物及其它物质2.可逆:a.暂时地生成化合物b.吸咐3.中毒:a.毒化作用分阶段进行,催化剂的中毒程度逐渐增加,继而失去大部份活性,以至最终完全失去催化作用,此种现象称为阶段性中毒或累积中毒。
b.由于有过量的催化剂毒物,对A反应虽然失去活性,但对B反应仍能很好地保持其活性,此种现象称为选择性中毒。
c.使Ni催化剂发生中毒的含卤化合物有:CHCl3 C4H4Cl(OH) CH2=CHCH2Br C2H5IC6H5Cl C2H5Br NaI KI 等。
d.使催化剂中毒的有机胺强度顺序:2-甲基喹啉>喹啉>吡咯>哌啶>葵胺>苯胺e.水的毒化作用:苯核在加压下,在Ni催化剂上进行液相加氢时,如果有水存在,反应会减慢。
如果用铂属催化剂,则反应加速。
二.催化剂颗粒的作用:催化剂颗粒的外形尺寸,对液相反应有很大的影响,颗粒尺寸小,愈容易促进反应。
将催化剂磨细就可提高1.5~2.0倍以上的活性。
三.使3gNi催化剂的加氢能力(对苯的)减半时所需的毒物量:噻吩 0.6 mg 氯苯 3.0mg 水100mg 溴乙烷 1.0mg 溴苯 15.0mg四.不同含量钯炭对硝基苯(在乙酸中)的加氢作用:1%(500+5)相对速度 7.6 3%(166+5)相对速度 3.55%(100+5)相对速度 1.8 10%(50+5)相对速度 1.20.5%以下,效率会迅速下降,实际上可用1%以上钯炭。
五.对催化反应有利物质:a.吡啶和硝基苯在Ni催化加氢时,如添加少量乙酸,对反应有促进作用。
b.轻金属(如Be)和碱土金属化合物,不仅对催化剂没有毒化作用,有时还能提高选择性和活性。
六.非贵金属催化剂用量比贵金属催化剂用量大的道理:非贵金属催化剂有很强的吸咐作用,由于它的结合力强,可以吸咐的气体不能很快的脱附,因而单位时间内的反应量小,为了加快反应速度,必须用大量的催化剂。
影响催化剂活性因素
![影响催化剂活性因素](https://img.taocdn.com/s3/m/d7959b1853ea551810a6f524ccbff121dd36c5f3.png)
钯碳催化剂影响催化剂活性因素一.以下原因可使催化剂活性下降:1.非可逆:a.半融b.化学成份变化c.化合物有生成d.破碎或剥落e.附着了反应产物及其它物质2.可逆:a.暂时地生成化合物b.吸咐3.中毒:a.毒化作用分阶段进行,催化剂的中毒程度逐渐增加,继而失去大部份活性,以至最终完全失去催化作用,此种现象称为阶段性中毒或累积中毒。
b.由于有过量的催化剂毒物,对A反应虽然失去活性,但对B反应仍能很好地保持其活性,此种现象称为选择性中毒。
c.使Ni催化剂发生中毒的含卤化合物有:CHCl3 C4H4Cl(OH) CH2=CHCH2B r C2H5I C6H5Cl C2H5Br NaI KI 等。
d.使催化剂中毒的有机胺强度顺序:2-甲基喹啉>喹啉>吡咯>哌啶>葵胺>苯胺e.水的毒化作用:苯核在加压下,在Ni催化剂上进行液相加氢时,如果有水存在,反应会减慢。
如果用铂属催化剂,则反应加速。
二.催化剂颗粒的作用:催化剂颗粒的外形尺寸,对液相反应有很大的影响,颗粒尺寸小,愈容易促进反应。
将催化剂磨细就可提高1.5~2.0倍以上的活性。
三.使3gNi催化剂的加氢能力(对苯的)减半时所需的毒物量:噻吩 0.6 mg 氯苯 3.0mg 水100mg 溴乙烷 1.0mg 溴苯 15.0mg四.不同含量钯炭对硝基苯(在乙酸中)的加氢作用:1%(500+5)相对速度 7.6 3%(166+5)相对速度 3.55%(100+5)相对速度 1.8 10%(50+5)相对速度 1.20.5%以下,效率会迅速下降,实际上可用1%以上钯炭。
五.对催化反应有利物质:a.吡啶和硝基苯在Ni催化加氢时,如添加少量乙酸,对反应有促进作用。
b.轻金属(如Be)和碱土金属化合物,不仅对催化剂没有毒化作用,有时还能提高选择性和活性。
甲醇合成催化剂失活及影响因素分析
![甲醇合成催化剂失活及影响因素分析](https://img.taocdn.com/s3/m/0be86287be1e650e53ea99b4.png)
甲醇合成催化剂失活及影响因素分析摘要:如今,我国的化工生产进入到了快速发展的阶段,要想在后期的创造以及生产能力上有明显的提升,就需要不断深入研发催化剂方面的内容。
从客观的角度来分析,甲醇合成催化剂的研究工作当中,失活问题的出现,对化工目标造成了很大的负面影响,必须采取科学、合理的手段来应对,这样才能在日后的工作中,不断取得更好的成绩。
鉴于此,本文就甲醇合成催化剂失活及影响因素展开探讨,以期为相关工作起到参考作用。
关键词:甲醇;合成;催化剂;失活1.甲醇合成催化剂失活的影响因素新时代的化工产业发展过程中,甲醇合成催化剂是非常有代表性的内容,想要在未来工作的开展上取得更好的成绩,必须坚持在现有的问题解决上,做出较为卓越的贡献,这样才能对未来工作的部署,提供更多的支持与参考。
结合以往的工作经验和当下的工作标准,认为甲醇合成催化剂失活的影响因素,主要是表现在以下几个方面:第一,甲醇合成催化剂的研发过程中,针对相关的原材料,并没有做出良好的过滤和筛选,以至于在杂质的含量方面过高,影响到了甲醇合成催化剂的生产效率和生产质量,最终获得的产品不尽如人意,难以得到预期工作效果。
第二,甲醇合成催化剂的失活出现,还与技术人员的能力不足存在关系,在化学反应的综合把控过程中,难以得到预期效果,最终造成的不良影响较为显著。
2.如何判断催化剂活性好坏催化活性是指催化剂对反应速度的影响程度,是判断催化剂性能高低的标准。
工业应用中催化剂的活性评价可采用以下方法:热点温度,催化剂活性好则热点温度位置高,活性差则热点温度位置低;单程转化率,入口含量较高的反应物在出口的含量,越低则催化剂活性越好;床层温差,一定的入口温度条件下床层温差大则活性好。
2.1热点温度在催化剂床层上层,工艺气中反应物的浓度最高,生成物的浓度最低,此时反应最剧烈,所以催化剂床层的温度沿轴线上升。
到某一温度最高,此后,随着生成物浓度的增加,反应物浓度相对应降低,反应进行缓慢。
甲醛思考题及答案
![甲醛思考题及答案](https://img.taocdn.com/s3/m/bb73de0b5022aaea988f0f9f.png)
思考题及答案1、原料甲醇的基本性质(分子式、分子量、熔点、沸点、闪点、危害性)答:分子式CH3OH分子量32.04,熔点-97C,沸点64.7 C ,闪点11c.危害性:甲醇有毒,误饮5~10 毫升就能双目失明,大量饮用会导致死亡。
2、甲醛的基本性质(分子式、分子量、熔点、沸点、闪点、危害性)及主要用途。
答:分子式CH2O分子量30.03,熔点-118.0 C,沸点19.5 C,闪点60c.危害性:甲醛有强烈的特殊刺激性气味,特别对眼睛和粘膜有刺激作用主要用途:甲醛的用途非常广泛,合成树脂,表面活性剂,塑料、橡胶、染料、医药、建筑材料以及消毒、防腐过程中均要用到甲醛。
3、甲缩醛的基本性质(分子式、分子量、熔点、沸点、闪点、危害性)及主要用途答:分子式 CH2( OCH)3 2,分子量76.10,熔点 -104.8 ℃,沸点42.3℃,闪点17.8 ℃ .危害性:对粘膜有刺激性,吸入蒸气可引起鼻和喉刺激,高浓度吸入出现头晕等。
主要用途:能广泛应用于化妆品、药品、家庭用品、工业汽车用品等产品中。
在空调制冷剂方面可作为氟利昂的替代品。
再燃料方面,可作为柴油添加剂。
4、银催化法甲醛生产中主要发生哪两种化学反应,请写出化学方程式。
答:( 1)氧化反应:CH3OH+?O2=CH2O+H2O -156.55KJ/mol (放热)( 2)脱氢反应:C H3OH=C2HO+H2 +85.277KJ/mol (吸热)5、简述“银催化法”甲醛生产工艺流程,并画出工艺流程简图。
答:来自罐区的甲醇经甲醇过滤器进入蒸发器,空气经空气过滤器有罗茨风机送入蒸发器。
甲醇蒸汽与空气配成二元混合气出蒸发器,再按比例配入水蒸气形成三元混合气。
三元气由过热器加热到120 度左右,再经阻火过滤器除杂,进入氧化起。
甲醇在因催化剂的作用下,经氧化、脱氢反应生成甲醛,生成气经急冷段,冷却到 200 度左右,再经冷却段进一步冷却到100度左右,送入吸收工序。
催化剂及其催化活性的研究
![催化剂及其催化活性的研究](https://img.taocdn.com/s3/m/aba355e1998fcc22bcd10d88.png)
工业上常用单位重量或单位体积的催化剂对反应物转化程度(转化百分数)即用转化率来表示活性。转化率高则活性高,转化率低则活性低。例如用转化率和收率表示催化活性,设反应为aA→pB
则A的转化率为XA= a,p—反应方程式系数项
B的收率为YB= NA0—反应物A的总量
B的选择率为SB= NA—未反应的反应物A的量
空速和接触时间是决定转化率和产率的重要因素。因此工业上又用空时得量(SpacefimeYield简称STV)的数值来表示催化剂的活性。它是指每小时每升催化剂所能生产的产物重量(用公斤计算)的数值。
由上述影响可知,我们在评定催化剂活性好坏时,必须固定温度,空速(或接触时间)时才行,否则就没有意义。
3.2添加物对催化剂活性的影响
助催化剂:人们希望改善催化剂的性能,常常在催化剂中添加适宜的助催化剂。由于助催化剂的种类较多,清况也很复杂,很难把助化剂和载体的作用严格区别开。一般认为助催化剂的用量少,而载体的用量大。即:助催化剂:“在催化剂中加入少量物质(通常<01%)这些物质当单独存在时,活性很小,但添加到催化剂中后,可使催化剂具有更好的活性、稳定性或选择性”。助催化剂有一个最适宜的添加量,此时活性可以达到最大值。助催化剂与主催化剂之间实际上发生复杂的作用。助催化剂具有能改变催化剂的表面积,增加催化剂的活性中心,防止活性中心半熔而增加催化剂的稳定性等作用。助催化剂大体分为:结构助催化剂(Structuralpromoter)、电子助催化剂(Electronicpromoter)、双重作用的助催化剂(DualAdditionpromoter)、晶格缺陷助催化剂(LatticeDefectpromoter)、增界助催化剂(Ad lineationpromoter)、选择性助催化剂(Selectivity promoter)、扩散助催化剂(Diffusion promoter)。
简述催化剂失活
![简述催化剂失活](https://img.taocdn.com/s3/m/ec428220a5e9856a56126080.png)
简述各类催化剂失活的含义、特征、类型、主要失活机理和影响因素天津大学化工学院09化工一班王一斌3009207018摘要本文主要讲述工程上的催化剂失活的主要原因,在文中用一些例子讲述了这些原因和方法,这些方法中涉及了国内外传统的和某些先进的方法。
在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率(既能提高也能降低),而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂(也叫触媒)。
根据定义我们知道催化剂能改变化学反应进行的速度,因此在工业生产中具有重要的作用,但是我们也都知道在工业生产中催化剂并不能一直保持稳定不变的活性,因此研究催化剂的失活与再生便有着重要的意义。
催化剂失活是指在恒定反应条件下进行的催化反应的转化率随时间增长而下降的的现象叫催化剂失活。
催化剂失活的过程大致可分为三个类型:催化剂积碳等堵塞失活,催化剂中毒失活,催化剂的热失活和烧结失活。
下面就三种失活方式做简要解释:积碳失活:催化剂在使用过程中,因表面逐渐形成碳的沉积物从而使催化剂的活性下降的过程称积碳失活。
中毒失活:催化剂的活性和选择性由于某些有害物质的影响而下降的过程称为催化剂中毒。
热失活和烧结失活:催化剂由于高温造成烧结或者活性组分被载体包埋,活性组分由于生成挥发性物质或可升华的物质而损失造成的活性降低的现象。
正文一、积炭失活催化剂表面上的含碳沉积物称为结焦。
以有机物为原料以固体为催化剂的多相催化反应过程几乎都可能发生结焦。
由于含碳物质和/或其它物质在催化剂孔中沉积,造成孔径减小(或孔口缩小),使反应物分子不能扩散进入孔中,这种现象称为堵塞。
所以常把堵塞归并为结焦中,总的活性衰退称为结焦失活,它是催化剂失活中最普遍和常见的失活形式。
通常含碳沉积物可与水蒸气或氢气作用经气化除去,所以结焦失活是个可逆过程。
与催化剂中毒相比,引起催化剂结焦和堵塞的物质要比催化剂毒物多得多。
在实际的结焦研究中,人们发现催化剂结焦存在一个很快的初期失活,然后是在活性方面的一个准平稳态,有报道称结焦沉积主要发生在最初阶段(在0.15s 内),也有人发现大约有50%形成的碳在前20s 内沉积。
甲醇合成催化剂失活及影响因素分析
![甲醇合成催化剂失活及影响因素分析](https://img.taocdn.com/s3/m/dfbf899c82d049649b6648d7c1c708a1284a0a96.png)
甲醇合成催化剂失活及影响因素分析摘要:甲醇 (CHOH) 是一种结构最简单的一元醇,也被称为木醇,因为它最3初存在于干燥的蒸馏木材中。
甲醇是一种无色挥发性液体,有酒精气味。
它是一种重要的化工原料,广泛用于化学实验和化学领域。
用途广泛,不仅可作为萃取剂,还可作为化工原料及其加工产品,如甲醛、醋酸、农药等。
随着科学技术的发展,甲醇转化为烯烃生产技术不断发展,甲醇转化为高附加值产品的力度不断加大对甲醇的需求不断增长,甲醇合成领域的研究越来越受到研究关注。
催化剂是一类能够在化学反应过程中改变化学反应速率而不被自身消耗的物质,广泛应用于许多化学反应中。
催化剂作为甲醇合成中的一个非常重要的环节,与甲醇生产中的许多条件和性能指标密切相关,其种类、性能和活性对甲醇的合成起着重要的作用。
因此,有必要对催化剂活性进行系统的分析和研究。
关键词:甲醇合成;催化剂失活;影响因素引言甲醇制烯烃是以甲醇为原料,在催化剂的作用下,在流化床反应器中进行脱水和碳链重整的过程,实现MTO工艺优化的核心和关键是MTO催化剂,具有极高的比表面积、良好的水热稳定性、丰富的质子酸性和离子交换位,独特的八元环三维孔道体系更使得它拥有了极好的小分子择形催化性能。
甲醇制烯烃SAPO-34分子筛工业化应用过程中因反应物、反应过程及传质等问题,引起催化剂失活和磨损,导致催化剂需要再生和补充新的催化剂,增加了生产成本,必须进行再利用。
本文综述甲醇合成催化剂失活的影响因素,并对提高甲醇合成催化剂活性的措施进行总结,提出甲醇催化剂今后的发展方向。
1甲醇合成催化剂失活的影响因素1.1结蜡问题( 1) 在催化剂装填过程中,如果铁锈或油脂等杂质带入合成塔内,会降低催化剂的活性和选择性,促进石蜡的生成。
( 2) 铜基催化剂在使用过程中,随着使用时间的增加,特别是催化剂使用中后期,受催化剂选择性的限制,会生成一定量的石蜡。
同时,甲醇生产时难免会伴有少量甲酸及其他有机酸生成,这些酸类物质在 CO 的作用下腐蚀合成塔生成Fe( CO)5与 Ni( CO)4,加速石蜡的生成。
论影响催化剂活性的因素
![论影响催化剂活性的因素](https://img.taocdn.com/s3/m/d466fe5b4a7302768e9939e2.png)
论影响催化剂活性的因素作者:江迎宝来源:《中国化工贸易·下旬刊》2018年第11期摘要:虽然说我国化学工业起步比较晚,但是现阶段下我国化学工业呈现蓬勃发展的状态,催化剂在化学工业生产活动当中占据基础地位,化学产品在生产过程当中都离不开催化剂,根据调查资料显示催化剂在化学生产活动中的使用率高达80%,本文所探讨的内容就是现代化化学工业发展当中对催化剂活性影响的因素进行探讨、分析。
关键词:催化剂的现状;主要类型;影响因素随着我国现代化化学工业体系的不断完善,催化剂在化学用品的生产活动当中的地位越来越重要,它可以提高被加工物体的化学反应速度,从而提高产品的生产效率,提高厂家的利润。
目前影响催化剂活性的主要有两个方面:第一个是铜的含量,如果铜含量在60wt%之间波动,那么这时催化剂性能力比较高;第二是在焙烧温度方面,催化剂的活性将会随着焙烧温度的升高而升高,催化剂活性最好时是在温度高达500摄氏度的时候。
因此,为了促进我国化学工业的不断发展而前进,就必须紧紧抓住催化剂活性探究这一中心内容,不断提高催化剂的反应速度,提高整个行业的生产率。
1 目前催化剂活性探究在目前的发展状况1.1 针对贵金属一类的催化剂研究目前我國贵金属行业的发展比较迅速,贵金属主要包括铂、铑、银等,而贵金属催化剂几乎所有的金属催化作用,与此同时,金属冶炼过程当中使用催化剂可以耐高温,耐腐蚀延长贵金属的寿命,提高贵金属抗氧化能力。
虽然说催化剂在贵金属应用当中有着优良的性能,但是它的使用成本比较高,因此在整个贵金属生产活动当中的使用率并不高。
1.2 针对无铜贵金属一类的催化剂研究无铜贵金属贵金属的催化剂应用与贵金属不同,就比如针对镍的催化剂,由于催化剂的反应效率受到温度的制约,而镍系催化剂的反应温度不高,而且很容易产生一些其他额外物质,因此,在反应过程当中需要提高催化剂的温度,温度一定要高于300摄氏度,这样镍化学产品这质量也比较高。
催化剂活性的影响因素
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缺陷结构对催化剂活性的影响一.影响TiO2薄膜光催化活性的因素主要有二氧化钛的晶型、粒径、晶格缺陷,还有薄膜的厚度、层数、表面结构、其它氧化物或离子的影响以及制备工艺和条件。
张德恺探讨了TiO2薄膜的焙烧温度、层数等制备条件对TiO2光催化活性的影响,发现在490℃,8层膜时TiO2光催化活性最高。
关凯书等认为当半导体TiO2和绝缘体SiO2复合时常常会产生一些特殊的性质,在二元系统的氧化物中,SiO2于TiO2复合形成Lewis酸,表面酸性提高,这样不仅能在表面形成更好的吸附位,而且可在表面形成较强的羟基团,这些羟基团作为空穴的捕获位,阻止了电子空穴对的合并,生成强氧化性的活性羟基,从而增大了光催化活性。
1925年美国人泰勒的活性中心理论,泰勒认为催化剂的表面是不均匀的,位于催化剂表面微型晶体的棱和顶角处的原子具有不饱和的键,因而形成了活性中心,催化反应只发生在这一活性中心。
该理论很好的解释了催化剂制备对活性的影响以及毒物对活性的作用。
二.晶格的不规整性与多相催化中的补偿效应和“超活性”晶格缺陷与位错都造成了晶格的多种不规整性。
晶体的不规整性对金属表面的化学吸附、催化活性、电导作用和传递过程等,起着极为重要的作用。
晶格的不规整性往往与催化活性中心密切相关。
至少有两点理由可以确信,晶格不规整性关联到表面催化的活性中心。
其一是显现位错处和表面点缺陷区,催化剂原子的几何排列与表面其他部分不同,而表面原子间距结合立体化学特性,对决定催化活性是重要的因素;边位错和螺旋位错有利于催化化反应的进行。
其二是晶格不规整处的电子因素促使有更高的催化活性,因为与位错和缺陷相联系的表面点,能够发生固体电子性能的修饰。
三./html/200606/267060.html点缺陷与金属的“超活性”金属丝催化剂,在高温下的催化活性,与其发生急剧闪蒸后有明显的差别。
急剧闪蒸前显正常的催化活性,高温闪蒸后,Cu、Ni等金属丝催化剂显出“超活性”,约以105倍增加。
催化剂活性的影响因素
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缺陷结构对催化剂活性的影响一.影响TiO2薄膜光催化活性的因素主要有二氧化钛的晶型、粒径、晶格缺陷,还有薄膜的厚度、层数、表面结构、其它氧化物或离子的影响以及制备工艺和条件。
张德恺探讨了TiO2薄膜的焙烧温度、层数等制备条件对TiO2光催化活性的影响,发现在490℃,8层膜时TiO2光催化活性最高。
关凯书等认为当半导体TiO2和绝缘体SiO2复合时常常会产生一些特殊的性质,在二元系统的氧化物中,SiO2于TiO2复合形成Lewis酸,表面酸性提高,这样不仅能在表面形成更好的吸附位,而且可在表面形成较强的羟基团,这些羟基团作为空穴的捕获位,阻止了电子空穴对的合并,生成强氧化性的活性羟基,从而增大了光催化活性。
1925年美国人泰勒的活性中心理论,泰勒认为催化剂的表面是不均匀的,位于催化剂表面微型晶体的棱和顶角处的原子具有不饱和的键,因而形成了活性中心,催化反应只发生在这一活性中心。
该理论很好的解释了催化剂制备对活性的影响以及毒物对活性的作用。
二.晶格的不规整性与多相催化中的补偿效应和“超活性”晶格缺陷与位错都造成了晶格的多种不规整性。
晶体的不规整性对金属表面的化学吸附、催化活性、电导作用和传递过程等,起着极为重要的作用。
晶格的不规整性往往与催化活性中心密切相关。
至少有两点理由可以确信,晶格不规整性关联到表面催化的活性中心。
其一是显现位错处和表面点缺陷区,催化剂原子的几何排列与表面其他部分不同,而表面原子间距结合立体化学特性,对决定催化活性是重要的因素;边位错和螺旋位错有利于催化化反应的进行。
其二是晶格不规整处的电子因素促使有更高的催化活性,因为与位错和缺陷相联系的表面点,能够发生固体电子性能的修饰。
三./html/200606/267060.html点缺陷与金属的“超活性”金属丝催化剂,在高温下的催化活性,与其发生急剧闪蒸后有明显的差别。
急剧闪蒸前显正常的催化活性,高温闪蒸后,Cu、Ni等金属丝催化剂显出“超活性”,约以105倍增加。
二、影响纳米材料光催化活性的因素。
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二、影响纳米材料光催化活性的因素。
1、半导体的能带位置半导体的带隙宽度决定了催化剂的光学吸收性能。
半导体的光学吸收阈值λg与Eg有关,其关系式为:λg=1240/Eg。
半导体的能带位置和被吸附物质的氧化还原电势,从本质上决定了半导体光催化反应的能力。
热力学允许的光催化氧化还原反应要求受体电势比半导体导带电势低(更正);而给体电势比半导体价带电势高(更负)。
导带与价带的氧化还原电位对光催化活性具有更重要的影响。
通常价带顶VBT越正,空穴的氧化能力越强,导带底CBB越负,电子的还原能力越强。
价带或导带的离域性越好,光生电子或空穴的迁移能力越强,越有利于发生氧化还原反应。
对于用于光解水的光催化剂,导带底位置必须比H+/H2O(-0.41eV)的氧化还原势负,才能产生H2,价带顶必须比O2/H2O(+0.82eV)的氧化还原势正,才能产生O2,。
因此发生光解水必须具有合适的导带和价带位置,而且考虑到超电压的存在,半导体禁带宽度Eg应至少大于1.8eV。
目前常被用作催化剂的半导体大多数具有较大的禁带宽度,这使得电子-空穴具有较强的氧化还原能力。
2、光生电子和空穴的分离和捕获光激发产生的电子和空穴可经历多种变化途径,其中最主要的是分离和复合两个相互竞争的过程。
对于光催化反应来说,光生电子和空穴的分离与给体或受体发生作用才是有效的。
如果没有适当的电子或空穴的捕获剂,分离的电子和空穴可能在半导体粒子内部或表面复合并放出荧光或热量。
空穴捕获剂通常是光催化剂表面吸附的OH-基团或水分子,可能生成活性物种·OH,它无论是在吸附相还是在溶液相都易引发物质的氧化还原反应,是强氧化剂。
光生电子的捕获剂主要是吸附于光催化剂表面上的氧,它既能够抑制电子与空穴的复合,同时也是氧化剂,可以氧化已经羟基化的反应产物。
3、晶体结构除了对晶胞单元的主要金属氧化物的四面体或八面体单元的偶极矩的影响,晶体结构(晶系、晶胞参数等)也影响半导体的光催化活性。
影响催化剂活性因素
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钯碳催化剂影响催化剂活性因素一.以下原因可使催化剂活性下降:1.非可逆:a.半融b.化学成份变化c.化合物有生成d.破碎或剥落e.附着了反应产物及其它物质2.可逆:a.暂时地生成化合物b.吸咐3.中毒:a.毒化作用分阶段进行,催化剂的中毒程度逐渐增加,继而失去大部份活性,以至最终完全失去催化作用,此种现象称为阶段性中毒或累积中毒。
b.由于有过量的催化剂毒物,对A反应虽然失去活性,但对B反应仍能很好地保持其活性,此种现象称为选择性中毒。
c.使Ni催化剂发生中毒的含卤化合物有:CHCl3 C4H4Cl(OH) CH2=CHCH2Br C2H5IC6H5Cl C2H5Br NaI KI 等。
d.使催化剂中毒的有机胺强度顺序:2-甲基喹啉>喹啉>吡咯>哌啶>葵胺>苯胺e.水的毒化作用:苯核在加压下,在Ni催化剂上进行液相加氢时,如果有水存在,反应会减慢。
如果用铂属催化剂,则反应加速。
二.催化剂颗粒的作用:催化剂颗粒的外形尺寸,对液相反应有很大的影响,颗粒尺寸小,愈容易促进反应。
将催化剂磨细就可提高1.5~2.0倍以上的活性。
三.使3gNi催化剂的加氢能力(对苯的)减半时所需的毒物量:噻吩 0.6 mg 氯苯 3.0mg 水100mg 溴乙烷 1.0mg 溴苯 15.0mg四.不同含量钯炭对硝基苯(在乙酸中)的加氢作用:1%(500+5)相对速度 7.6 3%(166+5)相对速度 3.55%(100+5)相对速度 1.8 10%(50+5)相对速度 1.20.5%以下,效率会迅速下降,实际上可用1%以上钯炭。
五.对催化反应有利物质:a.吡啶和硝基苯在Ni催化加氢时,如添加少量乙酸,对反应有促进作用。
b.轻金属(如Be)和碱土金属化合物,不仅对催化剂没有毒化作用,有时还能提高选择性和活性。
六.非贵金属催化剂用量比贵金属催化剂用量大的道理:非贵金属催化剂有很强的吸咐作用,由于它的结合力强,可以吸咐的气体不能很快的脱附,因而单位时间内的反应量小,为了加快反应速度,必须用大量的催化剂。
磷酸催化剂的作用机理及活性影响因素
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宫 德 丽
科
磷 酸催 化ห้องสมุดไป่ตู้ 的作用机理 及 活性 影 响 因素
( 星石油有限公 司大庆分公 司, 蓝 黑龙江 大庆 13 1 ) 6 7 3
摘 要: 简要介绍 了磷酸催化剂的作用机理及活性影响 因素。 关键词 : 酸催化剂 ; 磷 作用机理 ; 影响因素 磷酸— 硅胶催化剂生产装置是引进波兰 I— 四聚物或五聚物随磷酸含量升高而上升,从而影 可与有效催化剂阴离子部分发生反应。 c S 公司的 O 技术 , 这种催化剂是以硅胶为载体浸泡 响壬烯的收率。 强度 : 硅胶的强度大小会直接影响 3影响因素 在高浓度磷酸中, 再烘干制成磷酸催化剂。 在这个 催化剂的寿命的长短 。 3 温度的影响。温度对聚合反应的影响较 . 1 反应过程中,磷酸硅胶化过程生成磷酸是主要反 1 3温度的要求。 大, 温度升高 , 聚合总速率加快, 分子量— F 使催 降。 应, 它决定磷酸催化剂的活性 、 陛及寿命等性 于齐聚反应的温度 。 选择 磷酸催化剂制备过程中升温 化剂寿命 缩短, 选择性下降。 能。 还有两个副反应 , 分别是磷酸脱水生成焦磷酸 速度也有一定要求 。 比如, 在催化剂热处理过程中 3 2压力的影响。增加压力, 促使活性链与单 和磷酸吸附于硅胶上。丙烯在磷酸催化剂的作用 要求在 1  ̄0 / 过高或过低对催化剂的质量、 52 ' h E 。 产 锌之间碰撞次数增加 , | 并降低活化 。 能 因而不仅可 使反应加速, 并能增加聚合物的分子量。 下的 齐聚反应是比较典型的阳离子型聚合反应。 量都有影响。 2作 用机 理 3 脱离子水的影响。这种活化水用量甚微 , 3 1 磷酸— 硅胶催化剂制备过程对原料及操作 条件要求 作用 1 : 1 下 但影响显著,若用量过多反会阻止或抑制聚合作 1 磷酸的要求。 . 1 磷酸制备是—个吸热过程, 2 链引发。主催化剂硅磷酸与共催化 水 用的过程。 1 剂— 因此一定要严格控制水量。 水过多使链 所选用磷酸, 首先就是 P的氧化, 先生成 P0 然后 首先形成催化剂一 2 共催化剂络合物 ( 即有效催化 转移加快 , 导致阳碳离子与活性中心的离子反应 , 发生泥化 , 水合。用其它方法生产的磷酸在这个工艺中不适 剂) 然后有效催化剂与丙烯作用生成阳碳离子 , 使硅磷酸分解 。也会使硅胶结构破坏 , , 用。酸溶液的浓度必须严格控制。 并与其阴离子形成一 离子对。 导致床层压降上升, 还会使活性酸游离出来而被 1 硅胶的要求。 . 2 磷酸催化剂的物理结构主要 2 链增长。在链增长过程中, . 2 离子对不断与 带走 , 缩短催化剂使用时间。 取决于其载体硅胶的物理结构。 单体发生反应, 形成活性链。 3 4因为催化剂的活性很高 , 极易被外来分子 2 链终止。a 3 离子对重排 , 生成不饱和端基 污染。那些具有孤对电子能与催化剂表面形成共 粒度: 胶粒的大小影响床层压降 , 进而影 响 反应进、 料量的大小。孔结构: 出 各种催化剂的孔 的齐聚物。 向单体转移生成不饱和端基的齐聚物 b 因此参加反应的原料 结构彼此有很大区别。孑结构的类型对催化剂的 潘 陛 ,向单体转移生成具有不饱和端基的高聚 定要纯度。 L 链 在实际生产中,丙烯齐聚时产生的顺丁烯 、 活性、 选择性、 强度等有很大影响。为了得到特定 物并使离子再生。 . c 活性链与催化剂阴离子作用生 形成的高聚物会阻塞孔 的活性与选择性, 要求硅胶 的 微孔径有一定范围。 成端基含_ H的聚合物, | ) 并使催化剂再生。d 活性 异丁烯等活性高的烯烃 , 比如, 丙烯齐聚时 , 为了使壬烯收率高 , 其孔径分 链向单体转移生成饱和端基的聚合物 。活性链向 口, 使催化剂失活。因此 , 一定要注意循环使用的 列组分的含量, 及时调整原料的组成。目 布范围应是 47 m 这是很重要的 ; -n , - 比表面确定在 单体的转移反应 , 形成其具有饱和端基的高聚物, 丙烯中 E 2 53 0  ̄ 为宜;孔体积影 响催化剂中磷酸含 并使离子再生。谨 转移 , 3 —5 m ' g 这里主要讨论活性链向 前 , 磷酸硅胶催化剂也应用到未反碳四的聚合 , 生 量, 孔体积大 , 则催化剂中磷酸含量高 , 酸性增强。 催化耕——水的转移。其中增长着的阳碳离子也 产 c 烯、 1 烯、 1 烯 的 8 C2 C6 生产工艺中。
影响催化剂活性原因
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影响催化剂活性因素影响催化剂活性原因一、以下原因可使催化剂活性下降:1、非可逆:(1)半融(2)化学成份变化(3)化合物有生成(4)破碎或剥落(5)附着了反应产物及其它物质2、可逆: (1)暂时地生成化合物(2)吸咐3.中毒:(1)毒化作用分阶段进行,催化剂的中毒程度逐渐增加,继而失去大部份活性,以至最终完全失去催化作用,此种现象称为阶段性中毒或累积中毒。
(2)由于有过量的催化剂毒物,对A反应虽然失去活性,但对B反应仍能很好地保持其活性,此种现象称为选择性中毒。
(3)使Ni催化剂发生中毒的含卤化合物有:CHCl3 C4H4Cl(OH) CH2=CHCH2Br C2H5IC6H5Cl C2H5Br NaI KI 等。
(4)使催化剂中毒的有机胺强度顺序:2-甲基喹啉>喹啉>吡咯>哌啶>葵胺>苯胺(5)水的毒化作用:苯核在加压下,在Ni催化剂上进行液相加氢时,如果有水存在,反应会减慢。
如果用铂属催化剂,则反应加速。
二.催化剂颗粒的作用:催化剂颗粒的外形尺寸,对液相反应有很大的影响,颗粒尺寸小,愈容易促进反应。
将催化剂磨细就可提高1.5~2.0倍以上的活性。
三.使3gNi催化剂的加氢能力(对苯的)减半时所需的毒物量:噻吩 0.6 mg 氯苯 3.0mg 水100mg 溴乙烷 1.0mg 溴苯 15.0mg 四.不同含量钯炭对硝基苯(在乙酸中)的加氢作用:1%(500+5)相对速度 7.6 3%(166+5)相对速度 3.55%(100+5)相对速度 1.8 10%(50+5)相对速度 1.20.5%以下,效率会迅速下降,实际上可用1%以上钯炭。
五.对催化反应有利物质:a. 吡啶和硝基苯在Ni催化加氢时,如添加少量乙酸,对反应有促进作用。
b.轻金属(如Be)和碱土金属化合物,不仅对催化剂没有毒化作用,有时还能提高选择性和活性。
六.非贵金属催化剂用量比贵金属催化剂用量大的道理:非贵金属催化剂有很强的吸咐作用,由于它的结合力强,可以吸咐的气体不能很快的脱附,因而单位时间内的反应量小,为了加快反应速度,必须用大量的催化剂。