催化剂工程概论.ppt

主要中文参考期刊
化工学报 催化学报 石油学报（石油加工） 石油化工 分子催化 精细化工 天然气化工 燃料化学学报
工业催化 高等学校化学工程学 报 化学反应工程与工艺 应用化学 化工进展 化学工业与工程 物理化学学报
第一章 催化剂工程概论
1． 催化剂工程课程的内容概述 2． 对于工业催化剂的基本要求 3. 催化科学与工程学科的发展趋势
主要参考书
1. Satterfield, C.N.,庞礼 等译，实用多相催化，北京大 学出版社，1990
2. Satterfield, C.N., Heterogeneous Industrial Catalysis in Practice, 2nd Edition, 1994
3. 黄仲涛 等，工业催化剂设计与开发， 华南理工大学 出版社，1991
对于每个反应来说,最终平衡位置只取决
于总体反应热力学。
对工业催化剂的基本要求
4. 闵恩泽，工业催化剂的研制与开发，中国石化出版社， 1997
5. 朱炳辰，催化反应工程，中国石化出版社，2000
6. 潘履让 固体催化剂设计和制备，南开大学出版社， 1993
7. 王尚弟 孙俊全，催化剂工程导论，化学工业出版社， 2001
主要参考书
8．Thomas,J.M., Thomas,W.J., Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis, VCH Verlag, 1997
单位时间、单位表面积上每个催化 活性中心（活性位）上转换A→B反应的 次数。
rS = S-1•dn/dt
[m-2•h-1]
对工业催化剂的基本要求
转化率（Conversion） xA= NA/NA0•100%
NA பைடு நூலகம்反应转化的A的摩尔数 NA0 进料中的A的摩尔数
(DT = T - T平衡) (T 固定，达到给定转化率所需空速)
很多情况下,与原料处于平衡的热力学可能 的产物很多,但往往只有一种是希望的目的产物。
主要决定于催化剂的功能，也部分取决于热 力学平衡。
CO + H2 → CH3OH
ZnO/Cr2O3, CuO/ZnO/Al2O3
→ CH3(CH2)nOH
Rh络合物
→ C2nH2n
Fe,Co羰基化合物
→ CnH2n+2 → CH4
对工业催化剂的基本要求
1． 活性: （Activity）
反映工业催化剂在实验室模拟工业生产条件下促进原 料转化的能力。
对于固体催化剂而言，
反应速率：(Rate of reaction) A → B
rv 单位催化剂体积、单位时间转化的摩尔数
rv = V-1•dNA/dt
[mol/cm3•h]
rs 单位催化剂表面积、单位时间转化的摩尔数
｝ Fe,Co羰基化合物
Ni/Al2O3
对工业催化剂的基本要求
环己烯 → C4H6 + C2H4
800℃, 无催化剂
→C6H6 (苯) + 2H2
>300℃, Pd
→C6H6 (苯) + 2 C6H12 <<300℃, Pd
→C6H6 (苯) + 2H2O <<300℃, O2, Pd
→裂解氧化物混合产物 400℃, O2
9. G.Ertl, H.Knözinger, J.Weitkamp Ed., Handbook of Heterogeneous Catalysis, Wiley-VCH, Vol.1-Vol.5, 1998
主要英文参考期刊
Applied Catalysis, A Generals Applied Catalysis, B Environmental Catalysis Today Journal of Molecular Catalysis,A Chemical Journal of Molecular Catalysis,B Enzymatic Catalysis Communications Catalysis Letters Journal of Catalysis Catalyst Review—Science and Engineering Chemical Engineering Science
rs = S-1•dNA/dt
[mol/cm2•h]
rw 单位催化剂重量、单位时间转化的摩尔数
rw = W-1•dNA/dt
[mol/g•h]
rv = r •Sg ； rs = r • rw r 堆密度，Sg 比表面积
对工业催化剂的基本要求
l 转 化 数 ： （ Number of Turnover, TON, Turnover Frequency, TOF）
催化剂工程
CATALYST ENGINEERING
催化剂工程
CATALYST ENGINEERING
课程编号： S207C044 学时数： 40 学分数： 2 进度安排： 第5周 – 第15周
（9月22日 至 12月3日） 学习方法： 讲课，习题，考试 考试时间： 12月8日下午2:00-4:00
一．催化剂工程课程的内容概述
l 1.催化剂工程概论 l 2.工业催化剂的设计 l 3.工业催化剂的制造技术 l 4.催化反应工程与工业催化反应器 l 5.工业催化剂的应用技术 l 6.工业催化剂的开发过程实例
二．对工业催化剂的基本要求
1. 从使用角度的要求：
活性（Activity） 选择性 (Selectivity) 稳定性和寿命(Stability, Service life)
对工业催化剂的基本要求
时空收率 (Space-Time Yield )
单位时间,单位催化剂用量(体积)所 得到的目的产物的摩尔数。
Yv,t = nB / V • t
[mol/cm3•h]
nB 目的产物的摩尔数,
V 催化剂体积,
t 反应时间
对工业催化剂的基本要求
2. 选择性 (Selectiity)
形状与大小 (Shape and Size) 机械强度(Mechanical Strength) 化学组成 (Chemical Composition) 比 表 面 积 和 孔 体 积 等 (Specific Surface Area, Pore Volume etc.)
导热性、比热等（Thermal Properties）