催化基础知识培训
催化基础知识普及
催化基础知识普及氧物种为了认识催化氧化反应的规律性，了解作为反应物之一的氧和氧化物催化剂中的氧在表面上的存在形式和在反应中的作用，无疑是我们关注的问题之一。
（1）氧吸附态氧在催化剂表面上的吸附极其复杂，有分子形式吸附的缔合吸附和解离吸附，且氧原子可以进入金属晶格内部，生成表面氧化物。
一般在氧化物上主要存在的氧物种有：分子氧O2、分子吸附氧O2-、原子吸附氧O-、表面晶格氧O2-以及体相晶格氧O2-。
相互转化关系：分子氧O2<——>分子吸附氧O2-<——>原子吸附氧O-<——>表面晶格氧O2-更为具体：O2(g) <——>O2(s) <——>O2-(s) <——>O22-(s) <——>2O-(s) <——>2 O2-(s)活性O-(s) >O22-(s)> O2-(s)（2）氧物种表征现在普遍认为在催化剂表面上氧的吸附形式主要有：电中性的氧分子物种（O2）ad和代负电荷的氧离子物种（O2-<（2为下标>分子吸附氧、O-原子吸附氧、O2-<（2为上标>晶格氧<包括表面晶格氧和体相晶格氧>），这些氧物种可以采用电导、功函、ESR以及化学方法给与测定。
以分子氧形式进行化学吸附时，氧物种的电导不变，而以离子氧形式进行化学吸附时，常常伴以很明显的电导变化，并且由于在表面上形成一负电荷层和靠近晶体表面层形成正的空间电荷，使功函随之增加，所以可借助电导和功函的测量容易区别可逆吸附的分子氧和不可逆吸附的离子氧。
对于离子氧O-和O2-（2为下标，分子吸附氧），可以借助两者在ESR谱上的不同信号而加以区别。
更为准确的方法是：核自旋I=5/2的同位素17O，其在吸附时，ESR谱有精细结构。
如吸附态为O-物种，其精细结构由6条线组成（我在测CeO2表面氧时，发现奇怪现象：550度焙烧后的氧可以观测到典型的O-、O2-谱线；但是650度焙烧的氧出现6条谱线，我只是常规的ESR，没有采用同位素，为何也出现6条谱线，晕！！！），而吸附态为O2-物种时，由于未成对电子和两个17O核作用，精细结构为11条谱线。
《工业催化基础》课件(第2章 催化剂与催化作用的基础知识)2015-2
（1）按反应物相分：
多相催化： 指催化剂与反应物处于不同物相发生的催化反应。由气体反应物与固体催 化剂组成的反应体系称之为气固相催化反应，如乙炔和氢气在负载钯的固 体催化剂上加氢生成乙烯的反应。由气态反应物与液相催化剂组成的反应 体系称为气液相反应，如乙烯与氧气在PdCl2-CuCl2水溶液催化剂作用下氧 化生成乙醛的反应。由液态反应物与固体催化剂组成的反应体系称为液固 相催化反应，如由离子交换树脂等固体酸催化的醇醛缩合反应或醇的脱水 反应。由液态和气态两种反应物与固体催化剂组成的反应体系称为气液固 三相催化反应，如苯在雷尼镍催化剂上加氢生成环已烷的反应。 均相催化： 指催化剂与反应物处于相同物相发生的催化反应。如果催化剂和反应物均 为气相的催化反应称为气相均相催化反应，如SO2与O2在催化剂NO作用下 氧化为SO3的催化反应；如果反应物和催化剂均为液相的催化反应称为液相 均相催化反应，如乙酸和乙醇在硫酸水溶液催化作用下生成乙酸乙酯的反 应。 化工资源有效利用国家重点实验室 7
是催化剂与反应物分子间通过电子转移，形成活性中间物种进行的催化反 应。如在金属镍催化剂上的加氢反应，氢分子均裂与镍原子产生化学吸附， 在化学吸附过程中氢原子从镍原子中得到电子，以负氢金属键键合。负氢 金属键合物即为活性中间物种，它可进一步进行加氢反应，反应式如下：
H H H + M M M H M
这二种分类方法反映了催化剂与反应物分子作用的实质，但由于催化作用的复杂性 ，对有些反应难以将二者绝然分开，有些反应又同时兼备二种机理， 酸碱型及氧化 还原型催化反应比较如下表：
第一节 催化剂的特征
3、催化剂对反应具有选择性
催化剂具有选择性包合两个含义：其一是不同的反应，应该选择不同的催 化剂；其二是同样的反应选择不同的催化剂，可获得不同的产物。例如， 以合成气（CO+H2）为原料在热力学上可以沿着几个途径进行反应，但由 于使用不同催化剂进行反应，就得到下表给出的不同产物。
第十四部分 催化剂基础知识
第十四部分催化剂基础知识一、选择题（中级工）1、按( B )分类，一般催化剂可分为过渡金属催化剂、金属氧化物催化剂、硫化物催化剂、固体酸催化剂等。
A、催化反应类型B、催化材料的成分C、催化剂的组成D、催化反应相态2、把暂时中毒的催化剂经过一定方法处理后，恢复到一定活性的过程称为催化剂的（ D ）。
A、活化B、燃烧C、还原D、再生3、把制备好的钝态催化剂经过一定方法处理后，变为活泼态的催化剂的过程称为催化剂的( A )。
A、活化B、燃烧C、还原D、再生4、催化剂按形态可分为( D )A、固态，液态、等离子态B、固态、液态、气态、等离子态C、固态、液态D、固态、液态、气态5、催化剂的活性随运转时间变化的曲线可分为( A )三个时期A、成熟期一稳定期一衰老期B、稳定期一衰老期一成熟期C、衰老期一成熟期一稳定期D、稳定期一成熟期一衰老期6、催化剂的主要评价指标是( B )A、活性、选择性、状态、价格B、活性、选择性、寿命、稳定性C、活性、选择性、环保性、密度D、活性、选择性、环保性、表面光洁度7、催化剂的作用与下列哪个因素无关( B )A、反应速率B、平衡转化率C、反应的选择性D、设备的生产能力8、催化剂须具有( B )A、较高的活性、添加简便、不易中毒B、较高的活性、合理的流体流动的性质、足够的机械强度C、合理的流体流动的性质、足够的机械强度、耐高温D、足够的机械强度、较高的活性、不易中毒9、催化剂一般由( C )、助催化剂和载体组成A、粘接剂B、分散剂C、活性主体D、固化剂10、催化剂中毒有( C )两种情况A、短期性和长期性B、短期性和暂时性C、暂时性和永久性D、暂时性和长期性11、关于催化剂的描述下列哪一种是错误的( C )A、催化剂能改变化学反应速率B、催化剂能加快逆反应的速率C、催化剂能改变化学反应的平衡D、催化剂对反应过程具有一定的选择性12、使用固体催化剂时一定要防止其中毒，若中毒后其活性可以重新恢复的中毒是( B )A、永久中毒B、暂时中毒C、碳沉积D、钝化13、下列叙述中不是催化剂特征的是( A )A、催化剂的存在能提高化学反应热的利用率B、催化剂只缩短达到平衡的时间，而不能改变平衡状态C、催化剂参与催化反应，但反应终了时，催化剂的化学性质和数量都不发生改变D、催化剂对反应的加速作用具有选择性14、原料转化率越高，可显示催化剂的( A )越大A、活性B、选择性C、寿命D、稳定性15、载体是固体催化剂的特有成分，载体一般具有( D )的特点A、大结晶、小表面、多孔结构B、小结晶、小表面、多孔结构C、大结晶、大表面、多孔结构D、小结晶、大表面、多孔结构16、在催化剂中，一些本身没有催化性能，却能改善催化剂性能的物质，称为（ B ）A、活性组分B、助催化剂C、载体D、抑制剂17、在固体催化剂所含物质中，对反应具有催化活性的主要物质是( A )A、活性成分B、助催化剂C、抑制剂D、载体18、在实验室衡量一个催化剂的价值时，下列哪个因素不加以考虑( D )A、活性B、选择性C、寿命D、价格19、催化剂之所以能增加反应速度，其根本原因是( A )。
固定床反应器操作与控制—催化剂基础知识
二、催化剂基本特征
催化剂只改变化学反应的速率，本 身在反应前后没有变化。
基本 特征
催化剂对反应具有选择性
二、催化剂基本特征
不同催化剂的产物
二、催化剂基本特征
催化剂只改变化学反应的速率，本 身在反应前后没有变化。
基本 特征
催化剂对反应具有选择性
催化剂只能加速热力学上可能进行 的化学反应
催化剂对化学反应的平衡状态没影响 对于可逆反应，催化剂在加速正反应 的同时，也能同样程度加速逆反应
固体催化剂的使用-装填和使用
1.催化剂的装填
注
避免催化剂从高处落下造成破损
意
问
题
在填装床层时一定要分布均匀
固体催化剂的使用-催化剂活化
2.催化剂的活化 所用气体
温度、活化气体 的浓度、空速等。
影响因素
氢气、硫化氢、 一氧化碳或氯化 烃等。
活化
使用
活化目的
固体催化剂的使用-催化剂活化
催化剂的活化
又及时排不出去，还会影响到催化剂的力学性能; 3. 还原一般是在工业反应器内进行的，升温过程太快，不容易做到床层温度均匀。
还原时，升温要缓慢，并在温度达到一定程度后要恒温一段时 间，有利于床层温度均匀和床层内的水汽排放。
催化剂的活化
合成氨催化剂的活化
气体中少量的水汽会把a-Fe重新氧化成Fe304
催化剂的制备
2.浸渍法
将制作催化剂的有效成分溶解在水里配成溶 液，然后把抽成真空的多孔载体浸没在溶液 里，使有效组分吸附在载体的内外表面上。
影响因素:活性组分对载体的用量比、载体浸 渍时溶液的浓度、浸渍后干燥速率等。
催化剂的制备
3.混合法
将几种组分用机械混合的方法制 成多组分催化剂。
第一章 催化剂基础知识
复杂命名法：
类别代号+(被引进号)+特性代号+序列代号 +形代号(Q、H、Y)+还原(-H)+基本名称 如：B(T)203Q-H型低温变换催化剂
1.4 催化剂的化学组成和结构
以多相固体催化剂为例 ，其一般由如下几部分组成
多相固体催化剂
主催化剂 共催化剂 助催化剂 载体
天然矿物 合成产物
1.3.2 催化剂的分类
氧化催化剂 按催化单元反应： 加/脱氢催化剂
聚合催化剂
石油炼制催化剂 无机化工（化肥工业）催化剂 按工业类型： 有机化工（石油化工）催化剂 环境保护催化剂 其他催化剂
中国工业 催化剂分类
*酸性催化剂种类
1．液体酸 均相反应：H2SO4、HF、HNO3、H3PO4、H3BO3… 用于：酯化反应，烷基化反应
按反应体系物相均一性：
多相催化剂(多为固体) 均相 酶催化剂
酸-碱性催化剂 按作用机理： 氧化-还原型催化剂
配合型催化剂 双功能催化剂
1.3.2 催化剂的分类
按元素及化合态：
金属催化剂：Fe、Co、Ni、Pt等 氧化物或硫化物催化剂： 酸、碱、盐催化剂 金属有机化合物
按来源：
非生物催化剂 生物催化剂
1催化剂制备与表征催化剂制备与表征催化剂基础知识催化剂基础知识催化剂的开发催化剂的开发催化剂制备方法催化剂制备方法催化剂表征技术催化剂表征技术一催化剂基础知识一催化剂基础知识工业催化剂的发展简史工业催化剂的发展简史催化剂在经济上的地位和作用催化剂在经济上的地位和作用催化剂的定义分类和命名催化剂的定义分类和命名催化剂的相关术语催化剂的相关术语催化剂的化学组成和物理结构催化剂的化学组成和物理结构催化剂的宏观物理性质催化剂的宏观物理性质11工业催化剂的发展简史工业催化剂的发展简史萌芽时期萌芽时期20世纪以前世纪以前奠基时期奠基时期20世纪初世纪初大发展时期大发展时期20
催化剂基础必学知识点
催化剂基础必学知识点
以下是催化剂基础知识点的一些必学内容：
1. 催化剂的定义：催化剂是通过降低化学反应活化能，促进反应速率
的物质。
催化剂通常不会在反应中被消耗，可循环使用。
2. 催化剂的分类：催化剂可分为均相催化剂和异相催化剂。
均相催化
剂与反应物处于相同的物理状态，而异相催化剂与反应物处于不同的
物理状态，如固体催化剂与气体或液体反应物。
3. 催化剂作用原理：催化剂通过提供反应所需的活化能路径，降低反
应的活化能，从而加速反应速率。
催化作用可以通过等温吸附、表面
反应、脱附等步骤进行。
4. 活性位点和选择性：催化剂表面上的活性位点是反应发生的关键位置，能够吸附反应物并促使反应发生。
催化剂可以具有选择性，使特
定的反应路径成为优势途径。
5. 催化剂的性质：催化剂的性质包括化学成分、晶体结构、表面吸附
性能、酸碱性、比表面积等。
这些性质会影响催化剂的活性和选择性。
6. 催化剂的毒性和失活：某些物质（称为毒物）能够降低催化剂的活性，甚至使其失活。
这可能是由于毒物的吸附阻塞了活性位点，或者
破坏了催化剂的晶体结构。
7. 催化剂的应用：催化剂广泛应用于化学工业、能源领域、环境保护
等方面，例如在催化裂化和加氢裂化中用于石油加工，以及在汽车尾
气净化系统中用于减少有害物质的排放。
以上是催化剂基础知识的一些必学内容，掌握这些知识将有助于理解催化剂的原理及应用。
催化剂基础知识
催化剂基础知识催化剂是一种能够改变化学反应速率的物质，常被用于促进化学反应以提高生产效率和降低能源消耗。
理解催化剂的基础知识是学习化学工程、材料科学和许多其他相关领域的关键。
本文将介绍催化剂的定义、分类、工作原理和应用领域。
一、催化剂的定义和分类催化剂是指物质在参与化学反应过程中，通过提供反应路径上更低的能量过渡态而增加反应速率的物质。
催化剂本身在反应结束后可以回收并循环使用。
催化剂可以根据其物理和化学性质分类。
按照物理性质，催化剂可以分为固体、液体和气体催化剂。
固体催化剂是最常见的一类，包括金属、氧化物、硅胶等。
液体催化剂主要应用于液相反应，而气体催化剂则主要用于气相反应。
按照化学性质，催化剂可以分为酸性、碱性、氧化性和还原性催化剂。
酸性催化剂通常是固体酸或酸性离子液体，用于酸催化反应。
碱性催化剂可以是氧化物或碱性离子液体，用于碱催化反应。
氧化性催化剂可以将其他物质氧化为更高价态，而还原性催化剂则具有还原其他物质的能力。
二、催化剂的工作原理催化剂可以通过两种方式提高化学反应速率：一是提供一个更低的反应路径，使反应物之间的相互作用更容易发生；二是降低反应的活化能，使反应更容易发生。
催化剂的工作原理可以通过表面活性位的概念来解释。
活性位是指催化剂表面上具有化学反应活性的位置。
催化剂通过活性位与反应物之间形成键合，从而使反应物分子结构发生改变，形成中间物质并最终得到产物。
活性位的数量和表面吸附性能是决定催化剂活性的重要因素。
催化剂还可以通过提供一个更有利的反应环境来促进化学反应。
例如，一些酸性催化剂可以通过提供质子来增强酸催化反应。
其他催化剂可以通过吸附气体分子来降低反应物的浓度，从而增加反应速率。
三、催化剂的应用领域催化剂在许多工业领域都扮演着重要的角色。
以下是一些常见的应用领域：1. 石油炼制：催化剂被广泛用于石油加工中，如裂化、重整和脱硫等过程。
2. 化学合成：许多重要的化学合成反应都需要催化剂来实现高选择性和高产率。
催化剂与催化作用基础知识框架
催化剂与催化作用基础知识框架一、催化剂定义催化剂是一种能够加速化学反应的物质，而自身在反应前后质量和化学性质不发生改变。
这种物质被称为催化剂。
二、催化作用原理催化作用的核心原理是通过降低反应的能量障碍，从而加速反应的进行。
这种原理通常被称为“激活能”或“催化势”。
三、催化剂活性催化剂的活性通常用单位时间内单位质量催化剂所引起的反应量来表示。
活性是衡量催化剂效率的重要指标。
四、催化剂选择催化剂的选择通常需要考虑以下几个方面：催化剂的活性、稳定性、选择性、可回收性以及环境友好性等。
不同的化学反应需要不同类型的催化剂，因此了解催化剂的性质和选择标准是非常重要的。
五、催化剂制备催化剂的制备通常包括以下步骤：制备催化剂的原材料、制备催化剂的溶液或浆料、催化剂成核与生长、催化剂颗粒的大小与形态控制、催化剂的干燥和焙烧等。
制备工艺的不同会对催化剂的性能产生重要影响。
六、催化剂表征催化剂的表征主要包括对其物理化学性质以及结构特性的研究。
这些性质可以通过各种表征技术来研究，如X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、光谱技术等。
通过对这些表征结果的分析，可以了解催化剂的结构特点、活性组分及其分布情况等信息，为优化催化剂性能提供依据。
七、催化反应动力学催化反应动力学主要研究在一定温度压力条件下，反应物在催化剂表面的吸附和脱附速率以及反应在表面上的进行速率等。
这些研究可以帮助理解催化反应过程，并优化反应条件以提高反应效率。
八、催化应用催化应用广泛，如石油化工、煤化工、环保、生物医药、材料科学等领域。
在这些领域中，通过利用催化剂可实现能源的有效利用和环境保护。
例如，通过使用催化剂可以将石油中的重质组分转化为轻质油品，将煤炭气化成合成气等。
此外，在环保领域，通过使用催化剂可以处理废气、废水和固体废弃物等。
在生物医药领域，通过使用催化剂可以合成药物和生物材料等。
在材料科学领域，通过使用催化剂可以合成新型材料等。
催化作用基础
∆ Pt
1936年瑞典的Berzelius在他的论文中对催化剂作了下面的定义：
“一些单体或化合物、可溶性物质或不可溶性物质, 具有显著的与众不 同的向其他物质显示化学亲和力的作用能力。这种作用可以一边把物 质解离至元素，一边把元素进行重新整合，而这些物质本身并不变化。 这种至今尚未发现的新的作用力是有机物和无机物共通的。这种作用 力完全不同于电化学力，我们将这种作用力命名为催化力(Catalytic force)。因这种力而发生的物质变化，类比分析的Analysis的词语结 构，称为催化作用Catalysis。”
分子筛ZSM-5 (MFI)
至今为止的有关其反应机理的研究还 未达成共识。如反应发生在具有协同作用 的两个活性点上，还是在单一活性点上的 活性吸附物种和气相分子间的反应，等一 些最基本的问题等都还在讨论之中。
Cu+: 活性中心 Cu2+-NO-: 中间体 波谱学至关重要。
NO
温度在573K以上 时，NO在催化 剂Cu-MFI上分
1901年Ostwald将催化剂定义为“催化剂是改变化学反应速度,且不在最后 生成物中出现的物质。”，并预言“催化作用将在理论化学领域得到广泛的 认知,进一步在工业上变得极为重要”。Sabatier在1913年的著书中对催化 剂也给出定义“催化剂可以引发化学反应或者能够加速化学反应，但其本身 并不发生变化”。
反应前后完全不发生变化的催化剂可能并不存在，但 是从整体上看以不发生变化为前提来理解催化剂不会 存在大问题。
第二节: 催化剂起什么作用？
下面我们要以一氧化氮NO的接触分解为例分析催化剂在反应中起的作用,催 化作用的本质。
1. NO接触分解的基础知识
Topic 1 NO的直接分解和DeNOx催化剂
催化原理重点知识点总结
催化重点知识点一、概述催化剂定义描述：在反应体系中,若存在某一种类物质，可使反应速率明显变化（增加或减少)，而本身的化学性质和数量在反应前后基本保持不变，这种物质称为催化剂.催化剂可以是正催化剂,也可以是负催化剂.催化剂的组成：主体，载体,其他。
主体分为主催化剂、共催化剂、助催化剂。
助催化剂分为结构助催化剂、电子助催化剂、晶格缺陷助催化剂、扩散助催化剂.主催化剂：起催化作用的根本性物质。
没有它不存在催化作用。
共催化剂：催化剂中含有两种单独存在时都具有催化活性的物质，但各自的催化活性大小不同，活性大的为主催化剂，活性小的为共催化剂。
两者组合可提高催化活性。
助催化剂：是催化剂中提高主催化剂的活性、选择性、改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械强度、寿命等性能的组分。
催化反应：有催化剂参与的反应.催化反应的分类：通常根据体系中催化剂和反应物的“相”分类;也可根据反应中反应分子间电子传递情况分类。
催化反应分为：均相催化反应，多相催化反应，酸碱反应,氧化还原反应。
均相催化反应：催化剂和反应物形成均一的相，可以是气相、液相。
多相催化反应:催化剂和反应物处于不同相,催化剂通常均为固体.可分为气固、液固.酸碱反应:在反应中发生电子对转移的称为酸－碱反应。
氧化还原反应：在反应中发生一个电子转移的称为氧化－还原反应。
催化特征：1催化是一种知识，是一种关于加快化学反应发生的“捷径”的知识。
2催化不能改变化学反应热力学平衡, 但促使热力学可自发发生的反应尽快发生,尽快达到化学平衡。
3催化是选择性的，往往要在一系列平行反应中特别地让其中一种反应尽快发生，尽速达到平衡.如果可能，它还要同时抑制其它反应的进行。
四、如果热力学允许,催化对可逆反应的两个方向都是有效的.催化的本质：在催化剂作用下,以较低活化能实现的自发化学反应被称为催化反应。
催化剂是一种中介物质,它提供了改变活化能的路径从而加快了反应速率(或降低了反应温度),但其自身最终并没有被消耗。
催化基础知识普及
催化基础知识普及、探讨帖之五：催化期刊及投稿此帖主题相信大家平时了解的比较多，恐怕也是大家最为关心的问题之一。
小木虫论文投稿专版关于此方面的介绍比较多也比较详细，且我们催化专版也有几个帖子专门进行了探讨和讨论，而我对这方面了解比较少（主要是没发过什么文章，哈哈），此帖内容主要是对网络上的一些投稿知识进行汇总（加入了少的可怜的自己对催化期刊的认识及投稿经验）。
目的还是办此系列帖的主旨：介绍催化相关基础知识、抛砖引玉、相互学习、分享经验及教训。
催化是一门跨学科、跨专业的科学，按理论上讲化学类，甚至物理等类的期刊都可以收录催化相关的文章，因此本贴并不打算介绍诸如《科学》、《自然》、《德国应用化学》、JACS 等等这些高等次的通用型期刊，此帖只局限于催化专业期刊。
简而言之：只介绍含有“催化”两字的相关期刊。
具体介绍各个催化期刊之前，有必要对现今几大出版社或数据库简要介绍一下（一般催化期刊都是这四个出版社或数据库名下的）：（1）Elsevier Science出版社Quote:Elsevier出版的期刊是世界公认的高品位学术期刊，且大多数为核心期刊，被世界上许多著名的二次文献数据库所收录。
SDOS目前收录1700多种数字化期刊，该数据库涵盖了食品、数学、物理、化学、生命科学、商业及经济管理、计算机科学、工程技术、能源科学、环境科学、材料科学和社会科学等众多学科。
该数据库不仅涵盖了以上各个学科的研究成果，还提供了简便易用的智能检索程序。
通过Science Direct Onsite（SDOS）中国集团的数据库支持，用户可以使用Elsevier Science为其特别定制的科学、技术方面的学术期刊并共享资源。
目前(截止到2005年11月16日)该数据库已有期刊种数1,734,期刊期数145,078 ，文章篇数2，576，316，最早年份为1995年。
这个数据库的服务器是通过专线对中国大陆用户提供服务的。
Elsevier Science是一家非常好的电子出版商，从2001年1月起，就已有28家杰出的学术机构加入了Elsevier SDOS中国集团。
第一章_(总)催化剂与催化作用基础知识
(活性组分)
基质 （载体）
•催化材料本身就是催化剂
粘结剂
催化剂 •新催化材料引导催化技术的突破性进展！
催化剂实验室发现与商业化应用
固体催化剂的组成
–主催化剂 –共催化剂 –助催化剂 –载体
主催化剂
主催化剂又称为活性组分，它是多组元催化剂中的 主体，是必须具备的组分，没有它就缺乏所需要的 催化作用。 例如，加氢常用的Ni／Al2O3催化剂，其中Ni为主 催化剂，没有Ni就不能进行加氢反应。 有些主催化剂是由几种物质组成，但其功能有所不 同，缺少其中之一就不能完成所要进行的催化反应。 如重整反应所使用的Pt／Al2O3催化剂，Pt和 Al2O3均为主催化剂，缺少其中任一组分都不能进 行重整反应。这种多活性组分使催化剂具有多种催 化功能，所以又称之为双功能(多功能)催化剂。
催化剂分类
按元素周期律分类： 金属催化剂（Ni, Fe, Cu, Pt, Pd…等过渡金属 或贵金属) 金属氧化物催化剂和金属硫化物催化剂(多为 半导体) TiO2、 La2O3、CeO2、MoO3、 MoS 等 酸碱催化剂（ SiO2-A12O3、WO3/ZrO2、各类 分子筛等 ） 金属配合物催化剂（MLn) 双功能催化剂（Pt/SiO2-A12O3； Pt（Pd)/分子 筛；MgO-SiO2 ）
能否打破热力学平衡？ 答案是肯定的！利用催化膜技术是未来的希望
催化剂不能改变平衡位置 -实例（2）
催化剂不能改变平衡位置 -实例（3）
催化作用通过改变反应历程 而改变反应速度
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。 有少数反应不是通过改变反应活化能加速化学 反应的，而是通过改变指前因子加速化学反应 （提高碰撞次数）。例如甲酸分解反应，用玻 璃和铑二种催化剂的反应活化能分别为 102.4kJ/mol和104.5kJ/mol，二者极其接 近，然而铑为催化剂的分解速率是玻璃的一万 倍。
三元催化器基础知识介绍优质PPT课件
载体 涂层 催化剂
连接法兰
衬垫、壳体 隔热罩
3.1 壳体
1.壳体大小和厚度根据布置空间和零件强度要求来定。 2.壳体材料一般为SUH409， SUH409有很强的防腐性，可以满足使用要求。
2.3、紧耦合＋底盘下置式
优点：预三元催化器总成体积较小且离发动机排气歧管较近便于布置且较底盘下 置式三元催化器总成有较好的起燃性。
缺点：若要满足更为严格的排放法规，则三元催化器的前后总体积较大，且前级 催化器要求的贵金属含量较高。 使用条件：发动机舱布置空间狭小且需要满足法规较高的车型。
三、三元催化器总成的结构
3.4 涂层
主要为氧化铝、氧化锶等化合物。粗糙多孔的表面可以使载体壁面的实际催 化反应面积大大增加，在涂层表面分散着作为催化剂的贵金属，以及作为助 催化剂的铈、钡、镧等稀土材料和普通金属材料。助催化剂的主要作用在于 提高催化剂的活性和高温稳定性。
四、三元催化器的工作原理
当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC 和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在 高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水 (H20)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体， 使汽车尾气得以净化。
2.2、紧耦合式
优点：距离发动机排气歧管出口较近，起燃快，三元催化器在很短的时间里能达 到很高的转化效率，从而降低有害气体的排放值。
缺点：要较小，不利于一些 车型特别是紧凑型车型的发动机仓布置。 选择条件：排放法规要求较高、发动机舱三元催化器总成布置空间较为充裕的 车型。
催化基础知识
2016/4/11
16
1-3 工业催化的重要性
催化过程生产的产品，满足人们的吃、穿、 用、行。它来自生产又服务于生产，受市场， 贸易，经济及化学的相互影响。催化剂应用 领域，化学品占43%，石油炼制约占25%， 控制污染约占22%，其他占10%。 石油炼制与石油化工中，每消耗 1 美元催 化剂可生产价值195美元的产品
99.95% 国产 99.95% 国产
2016/4/11
4
1-1 工业催化发展简史 1. 基础化工催化工艺的开发期 1905 年， Ipatieff(伊帕季耶夫) 以白土 ( 无定形硅铝 ) 为催化剂进行了烃类的转化，包括脱氢、异构化、 叠合等，为后来的石油加工工业奠定了基础； 1910 年， Haber 和 Bosch 以 Fe 为催化剂用 N2 和 H2 合 成氨； 1923年，BASA公司以H2和CO高压合成甲醇； 1925 年 ， 美 国 科 学 家 Murray Raney 发 明 Raney Ni(雷尼镍)催化剂； 1930年，F-T(费－托，Fischer-Tropsch)由水煤气合 成液体燃料(石油) （Fe Co Ni 和Ru） 。
2016/4/11
20
2-1 催化作用的定义和特征 催化剂可使特定的反应循阻力较小的途径进行，降 低所需的活化能，从而使反应加速。 图中虚线表示反应物循非催化反应途径转变成产物，
活化能为 E 。当存在某种固体催化剂时 , 其反应途径如实 线所示：第一步，反应物与催化剂作用，变成吸附态的 反应物，活化能为E1；第二步，吸附态的反应物转变成 吸附态的产物，活化能为E2；第三步,吸附态的产物脱附, 变成产物并释放出催化剂，活化能为E3。虽然这两条途 径的结果相同，但在催化反应途径中，各步骤的活化能 均小于非催化反应途径的活化能，故阻力较小，反应加 速。在催化反应途径中，催化剂虽然参与反应，但经历 特定的循环后重新被释放出来，此循环过程称催化循环。
催化裂化基础知识
提升管在流化过程中，当气速高于带出速度，固体颗粒便被带出。
把带出的颗粒沿一根垂直管道向上运动，这根管道称为提升管。
提升管主要有两种用途。
一是用于固体颗粒输送；一是作为反应器，亦称为提升管反应器，催化剂和气相原料在提升管中停留时进行反应，在出口处反应产物与催化剂分离。
催化剂经再生后又重新进入提升管，构成一循环流化床反应系统。
提升管反应器的主要优点是返混较小，效率高，结构简单。
目前的催化裂化装置都采用提升管反应器。
提升管反应器的基本结构形式如图1所示。
提升管反应器的直径由进料量确提升管反应器的作用定。
工业上一般采用的线速是入口处为4-7m/s，出口处为12-18m/s。
随着反应深度的增大，油气体积流量增大，因此有的提升管反应器由不同直径的两段（上粗下细）组成二提升管反应器的高度由反应所需时间确定，工业设计时多采用2-4s的反应时间。
近年来由于进入反应器的再生催化剂温度多已提高到650-720C，提升管下段进料油与再生催化剂接触处的混合温度较高，当以生产汽油、柴油为上要目标时，反应只需2s左右的时间就已基本完成，过长的反应时间使二次裂化反应增多，反而使口的产物的收率下降。
为了优化反应深度，有的装置采用终止反应技术，即在提升管的中上部某个适当位置注人冷却介质以降低终中部的反应温度，从而抑制二次反应。
有的还在注人反应终止剂的问时相应地提高或控制混合段的温度，称为混合温度控制技术（MTC。
此项技术的关键是如何确定注入冷却介质的适宜位置、种类和数量。
国内有些炼油厂采用了注入终止剂技术，但是仅是凭经验来确定有关的参数，可靠性差。
中国石油大学提出的提升管反应器流动一反应模型可以对提升管内的反应过程进行三维模拟，初步解决了科学确定上述有关参数的问题。
图2是在某催化裂化装置的提升管的适当位置注入反应终止剂前后提升管沿高的温度及反应产二物产率变化情况的模拟计算结果。
由此可见，注入终止剂后，汽油和柴油的产率都有所提高。
注入终止剂的效果与原工况及注入的条件有关。
催化作用基础第二章 吸附作用
第二章吸附作用一、概述凡气固多相催化反应，都包含吸附步骤．在反应过程中，至少有一种反应物参与吸附过程．多相催化反应的机理与吸附的机理不可分割．固体表面是敞开的，表面原子所处的环境与体相不同，配位不饱和，它受到了一个不平衡力的作用，当气体与清洁固体表面接触时，将与固体表面发生相互作用，气体在固体表面上出现了累积，其浓度高于气相，这种现象称吸附现象( adsorption)．与吸收（absorption）不同，吸收发生在体相. 吸附气体的固体物质称为吸附剂．被吸附的气体称为吸附质．吸附质在表面吸附以后的状态称为吸附态．吸附发生在吸附剂表面的局部位置上，这样的位置就叫吸附中心或吸附位．吸附中心与吸附的物质共同构成表面吸附络合物．当固体表面上的气体浓度由于吸附而增加时，称吸附过程，反之，当气体在表面上的浓度减小时，则为脱附过程．二、物理吸附与化学吸附吸附可以分为物理吸附与化学吸附两种．它们的作用力不同．物理吸附是由分子间作用力，即van der W alls 力所产生．由于这种力较弱，故对分子结构影响不大，所以可把物理吸附类比为凝聚现象．化学吸附的作用力属于化学键力（静电与共价键力）．由于此种力作用强，涉及到吸附分子和固体间的电子重排、化学键的断裂或形成，所以对吸附分子的结构影响较大．吸附质分子与吸附中心间借此种力形成吸附化学键．化学吸附类似化学反应．由于产生吸附的作用力不同，两种吸附有不同的特征，两者主要特征比较见表2.1.表2.1物理吸附与化学吸附主要特征比较化学吸附物理吸附．(A) 吸附热≥80kJ·mol-10-40kJ·mol-1这是化学吸附的充分,但不是必要的条件(B) 吸附速率常常需要活化，所以速率慢因不需活化，速率快(C) 脱附活化能≥化学吸附热凝聚热(D) 发生温度常常在高温下（高于气体的液化点）接近气体的液化点(E) 选择性有选择性，与吸附质、吸附剂的本性有关无选择性，任何气体可在任何吸附剂上吸附(F) 吸附层单层多层(G) 可逆性可逆或不可逆可逆表2.2和表2.3提供了某些气体的液化潜热、物理吸附热与化学吸附热，以供比较．表2.2某些气体的液化潜热和最大物理吸附热[4]Gas H2O2N2CO CO2CH4C2H4C2H2NH3H2O Cl2 q(kJ/mol) 0.92 6.69 5.61 6.02 25.10 9.12 14.64 24.01 23.26 44.22 18.41 q max(kJ/mol) 8.4 20.9 20.9 25.1 37.7 20.9 33.5 37.7 37.7 58.6 35.6表2.3某些气体的化学吸附热Q(kJ/mol)[4]气体Ti Ta Nb W Cr Mo Mn Fe Co Ni Rh Pt H2188 188 167 71 134 117O2720 494 293 N2586 293CO 640 192 176CO2682 703 552 456 339 372 222 225 146 184NH3301 188 155C2H4577 427 427 285 243 209三、吸附位能曲线吸附过程中，吸附体系（吸附质—吸附剂）的位能变化可以用吸附位能图表示．对大多数物理吸附而言，其位能变化原则上可以使用Lennard－Jones曲线来描述，该曲线原来是用以描述两个气体分子质点在相互靠近时的位能变化．当然在吸附场合就不单单是两个质点间的相互作用，而是吸附分子与表面上的许多原子间的相互作用．这种相互作用的总位能是吸附分子与每一个表面原子作用能量的加合．对这种加合，Lennard－Jones曲线给出的描述基本上是正确的．图2.1是表示分子物理吸附中位能变化的Lennard－Jones图，其中的X表示分子A2距表面无限远位能取作零时与表面的距离．随着分子与表面的接近，位能下降，到Y时发生了物理吸附，放出吸附热Q p，这是物理吸附热．当分子再靠近表面，因排斥作用增强、吸引作用相对减弱，使体系位能上升，由于稳定性原因，体系不能在这样的状态稳定存在．图2.1 A2分子在固体表面S上的物理吸附位能曲线[6]描述活性原子在固体表面上化学吸附的位能变化可用Morse公式近似计算得到，见图2.2的曲线．对大多数化学吸附来说，这种图给出的形状也是类似的.图2.2 活性原子A在固体表面S上的吸附位能曲线[6]X表示活性原子A与表面相距很远时的体系位能。
催化剂基础知识
工艺基础知识1．什么是催化剂？催化作用的特征是什么？答：在化学反应中能改变反应速度而本身的组成和重量在反应前后保持不变的物质叫催化剂。
加快反应速度的称正催化剂；减慢的称负催化剂。
通常所说的催化剂是指正催化剂。
催化作用改变了化学反应的途径。
在反应终了，相对于始态，催化剂虽然不发生变化，但却参与了反应，例如形成了活化吸附态，中间产物等，因而使反应所需的活化能降低。
催化作用不能改变化学平衡状态，但却能缩短了达到平衡的时间，在可逆反应中能以同样的倍率提高正逆反应的速度。
催化剂只能加速在热力学上可能发生的反应，而不能加速热力学上不可能发生的反应。
催化作用的选择性。
催化剂可使相同的反应物朝不同的方向反应生成不同的产物，但一种催化剂在一定条件下只能加速一种反应。
例如一氧化碳和氢气分别使用铜和镍两种催化剂，在相应的条件下分别生成甲醇和甲烷+水。
一种新的催化过程，新的催化剂的出现，往往从根本上改变了某种化学加工过程的状况，有力推动工业生产过程的发展，创造出大量财富，在现代的无机化工、有机化工、石油化工和新兴的海洋石油化工工业中这样的例子不胜枚举。
在与人类的生存息息相关的诸多方面如资源的充分利用，提高化学加工过程的效率，合成具有特定性能的产品，有效地利用能源，减少和治理环境污染以及在生命科学方面，催化作用具有越来越重大的作用。
2．什么是活化能？答：催化过程之所以能加快反应速度，一般来说，是由于催化剂降低了活化能。
为什么催化剂能降低活化能呢？关键是反应物分子与催化剂表面原子之间产生了化学吸附，形成了吸附化学键，组成表面络合物，它与原反应物分子相比，由于吸附键的强烈影响，某个键或某几个键被减弱，而使反应活化能降低很多。
催化反映中的活化能实质是实现上述化学吸附需要吸收的能量。
从一般意义上来说，反应物分子有了较高的能量，才能处于活化状态发生化学反应。
这个能量一般远较分子的平均能量为高，两者之间的差值就是活化能。
在一定温度下，活化能愈大，反应愈慢，活化能愈小，反应愈快。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7
MPCC
二、催化裂化原料的特性
4．相对密度 密度是物质的质量与其体积的比值，物质的密度是单位体积物质在真空 的质量，其单位为g/cm3或kg/m3。物质的相对密度是其密度与规定温度 下水的密度之比。因为水在4℃时的密度等于1.0000g/cm3，所以通常以 4℃水为基准。 油品的体积随温度的变化而变化，因此，其密度应标明温度。石油中各 馏分的密度是随着其馏程的升高而增大的，这是由于相对分子质量的增 大，但更重要的是由于较重的馏分中芳香烃的含量一般较高。 文献资料表明，各族烃类的密度是有相当差别的。当分子中碳原子数相 同时，芳香烃的最大，环烷烃的次之，烷烃的最小，烯烃的稍大于烷烃。
3
MPCC
二、催化裂化原料的特性
原油（或称石油）通常是黑色、褐色和黄色的流动或半流动的 黏稠液体。原油中的烃类主要含有烷烃、环烷烃、芳香烃，一 般不含烯烃，只有在原油的二次加工产品中含有烯烃。对原油 的评价按照其目的的不同，可以分三个层次：原油的一般性质； 常规评价除了原油的一般性质以外，还包括原油的实沸点蒸馏 数据及窄馏分性质；综合评价，除了上述两项内容外，还包括 直馏产品的产率和性质。 原油的一般性质分析包括：相对密度、黏度、凝点、含蜡量、 沥青质、硅胶胶质、残炭、水分含量、含盐量、灰分、机械杂 质、元素分析、微量金属及馏程等。
8
MPCC
二、催化裂化原料的特性
5．石油的元素组成 世界上各种原油的性质虽然千差万别，但它们的元素组成是一致的,基 本上是由碳、氢、硫、氮、氧五种元素组成，而且主要是碳和氢，占 95%左右。它们在原油中的含量的一般范围是： 碳 83.0～87.0% 氢 10.0～14.0% 硫 0.05～8.00% 氮 0.02～2.00% 氧 0.05～2.00% 还有一些微量元素如钒、镍、铁、铜、铅，非金属元素如氯、硅、磷、 砷等，这些元素虽然极为微量，但对石油炼制工艺过程影响很大。
4
MPCC
二、催化裂化原料的特性
1．原料的馏程 原油是一个多组分的复杂混合物，其沸点范围很宽，从常温一直到 500℃以上，所以，无论是对原油进行研究或进行加工利用，都必须对 原油进行分馏，每个馏分的沸点范围简称为馏程或沸程。 馏程是指油品的初馏点到干点之间的温度范围。原料的沸点范围对裂化 性能有重要影响。一般说来，沸点高的原料由于其分子量大，容易被催 化剂表面吸附，因而裂化反应速度较快。但沸点高到一定程度后，就会 因扩散慢、或催化剂表面积炭快、或气化不好等原因而出现相反的情况。 但是单纯靠馏程来预测原料裂化性能是不够的，因为在同一段沸点范围 内，不同原料的化学组成可以相差很大。
6
MPCC
二、催化裂化原料的特性
3．原料油的残炭 残炭是实验室破坏蒸馏（油样在不充足的空气中燃烧）后剩留的物质， 是用来衡量催化裂化原料的非催化焦生成倾向的一种特性指标，得到非 常普遍的使用。作为催化裂化原料的馏分油的残炭值很低，一般不超过 0.2%（质），其胶质、沥青质含量也很少。渣油的残炭值较高，在 5%~27%（质）之间，胶质、沥青质含量也很高。 残炭一般由多环芳烃缩合而成，而渣油中不仅含有大量芳烃，而且含有 大量的胶质和沥青质，而胶质和沥青质也含有大量多环芳烃和杂环芳烃， 因而实验室中分析出来的残炭，也是一些加工过程中生焦的前身物质。
2
MPCC
一、催化裂化原料的来源
4．减压渣油。除某些原油外，常减压蒸馏装臵减压塔底渣油（VR）一般 不单独作为原料，而是与馏分油掺合在一起或者经过加氢脱硫（VRDS）方 能作为进料。后者适用于含硫原油如孤岛油或中东地区的多种原油。 5．脱沥青油。为满足原油深度加工的要求并避免直接加工AR或VR带来的 不利因素，采用丙烷或丁烷的溶剂脱沥青工艺，从减压渣油中提取60%以 上的脱沥青油（DAO）作用原料，已成为炼油厂加工流程的一个组成部分。 DAO的重金属含量和沥青质含量远低于VR，改善了原料质量。含硫原油的 DAO最好经过加氢脱硫（可与VGO合并处理）。我国还成功开发了溶剂脱 沥青-催化裂化组合工艺。将催化裂化油浆也作为脱沥青原料，可回收其中 的饱和烃，获得较高的产品收率。 6．其他。我国开发成功的芳烃抽提-催化裂化组合工艺，把催化裂化装臵 产生的重循环油经过双溶剂抽提除去重芳烃后返回做回炼油，可明显提高 轻质油产率和装臵处理。必要时回炼污油、改质汽油、不合格汽油。
一、催化裂化原料的来源 二、催化裂化原料的特性 三、催化裂化的产物 四、催化裂化的主要化学反应 五、MIP工艺简介
MPCC
一、催化裂化原料的来源
催化裂化原料的来源有： 1．直馏减压馏分油。减压塔侧线350~550℃馏出油（VGO）是最常用 的原料。石蜡基原油的VGO较好，环烷基原油VGO较差。含硫原油的 VGO通常先经过加氢脱硫或缓和加氢裂化得到低硫且裂化性能好的 VGO作为裂化原料。 2．延迟焦化馏出油。焦化分馏塔侧线的320~500℃馏出油（CGO）也 以催化裂化为主要加工途径。这种原料氮含量和芳烃含量高，不属于理 想的原料，通常其掺炼比例为5%~15%。有条件时宜经过加氢处理，这 样不仅掺炼比例可以提高，而且产品收率和质量能得到改善。 3．常压渣油。硫、重金属含量和残炭低的蒸馏装臵常压塔底渣油 （AR），可直接作为原料，如大庆原油、中原原油和东南亚地区一些 原油的常压渣油。反之，则需用经过加氢脱硫得到的ARDS重油为原料， 如中东地区多种原油。
5
MPCC
二、催化裂化原料的特性
2．特性因素K值特性因数K常用以划分石油和石油馏分的化学组成，在 评价催化原料的质量上被普遍使用。它是由密度和平均沸点计算得到， 也可以从计算特性因数的诺谟图求出。K值有UOP K值和Watson K值两 种。特性因数是一种说明催化裂化原料石蜡烃含量的指标。K值高，原 料的石蜡烃含量高；K值低，原料的石蜡烃含量低。但它在芳香烃和环 烷烃之间则不能区分开。 K的平均值，烷烃约为13，环烷烃约为11.5，芳烃约为10.5。大多 数催化裂化原料的K值约在11.5~12.5。我国催化裂化原料K值大多在 12.0以上。 原料特性因素K值的高低，最能说明该原料的生焦倾向和裂化性能。 原料的K值越高，它就越易于进行裂化反应，而且生焦倾向也越小；反 之，原料的K值越低，它就难以进行裂化反应，而且生焦倾向也越大。