催化剂的制备和工业应用

奠基时期（20世纪初）
大发展时期（20世纪30 — 60年代） 更新换代时期（20世纪70 — 80年代） 中国催化剂工业的发展 二十一世纪，催化工业重点
萌芽时期（20世纪以前）
几千年前（殷商）发酵法——酒、醋 1746年英国J.罗巴克建立了铅室反应器，生 产过程中由硝石产生的氧化氮实际上是一种 气态的催化剂，这是利用催化技术从事工业 规模生产的开端。 1811年，俄国科学家从科学意义上最先发现 了催化作用，热的淀粉水溶液中添加盐酸时 促进淀粉水解生成糖。 1835年，Berzelius首先提出“催化作用” 。 1875年德国人E.雅各布在克罗伊茨纳赫建立 了第一座生产发烟硫酸的接触法装置，并制 造所需的铂催化剂，这是固体工业催化剂的 先驱。
化剂国产化。
目前石油炼制及化肥工业催化剂基本国产化，但还未形成完整 体系，环保催化剂刚起步。
二十一世纪，催化工业重点
• 生物催化剂 • 环保催化剂（废气排放控制）
• 燃料电池（能源生产）
• 催化新材料等。
1.2 催化剂在经济上的地位和作用
催化剂的应用领域
（1）合成氨及合成甲醇: 产量最大的合成化学品 （2）石油炼制与合成燃料：运输量和消费量最大的化学品 （3）无机化学工业：酸、碱、盐，硫酸和硝酸等的生产 （4）基本有机合成工业：醇、醛（酮）、酸、酯、腈 （5）三大合成材料：合成树脂与塑料、合成橡胶、合成纤维 Ziegler-Natta、后过渡金属、茂金属催化剂 （6）精细化工产品：品种最多、平均单价高的化学品 （7）生物化工：最有潜力和发展前景的化工领域 （8）环境化学：与人类生存密切相关的领域，尾气净化
1.3 催化剂的定义、分类和命名
可加速反应速率的称为正催化剂。 目前化工生产和石油炼制中，90%以上的反 应要用到催化剂。 可降低反应速率的称为阻化剂或负催化剂。
塑料和橡胶中的防老剂、金属防腐用的缓蚀 剂和汽油燃烧中的防爆震剂等都是阻化剂。
1.2 催化剂在经济上的地位和作用
提高社会生产水平(合成氨） 扩大资源利用范围（石油、煤、天然气 、合成气） 提取制造重要物质（精细化工） 满足社会各方面需要（衣、食、住、行 、环保、国防）
合成氨
• • • • • • N2+3H2→3NH3 催化剂：Fe-Al2O3-K2O 每吨催化剂可产2万吨氨 N2来源：空气分离 H2来源: 烃类水蒸气转化法。 工艺（涉及反应）：加氢、脱硫、转化、变换、 甲烷化、氨合成。需用八种不同催化剂
固体催化剂的工业应用
分子筛催化剂的工业应用
环境保护催化剂的工业应用
生物催化剂的工业应用
同时，现代表征手段技术的应用，为分 析催化反应机理，建立催化模型提供了帮助。
中国催化剂工业的发展
第一个催化剂生产车间:永利铔厂触媒部（1959年改名南京化
学工业公司催化剂厂）于1950年开始生产合成氨工业催化剂。 20世纪60年代，兰州化学工业公司建立了第一个石油化工催化 剂车间。 20世纪70年代，引进多套石油化工生产装置，并逐步使所用催
石油
煤
ห้องสมุดไป่ตู้
天然气
合成气
精细化工
• 产量小附加值高 • 医药、农药、染料、 香料、涂料、各种 助剂、合成材料等。
催化技术研究和应用内容
• 更新原料路线，采用更廉价的原料（资源 有效利用） • 革新工艺流程，促进新工艺过程的开发（ 发展绿色清洁化工生产技术，走可持续发 展的道路） • 缓和工艺操作条件，达到节能降耗的目的 （节能） • 开发新产品，提高产物的收率，改善产物 的质量（开发新产品） • 消除环境污染（环境保护）
奠基时期（20世纪初）
氧化物催化剂
20年代以后，抗毒能力高的钒氧化物催化剂 迅速取代原有的铂催化剂，并成为大宗的商品催 化剂。制硫酸催化剂的这一变革，为氧化物催化 剂开辟了广阔前景。
奠基时期（20世纪初）
液态催化剂
1919年美国新泽西标准油公司开发以硫酸为催化 剂从丙烯水合制异丙醇的工业过程。 1930年，美国联合碳化物公司又建成乙烯水合制 乙醇的工厂。
催化剂制备与表征
催化剂基础知识
催化剂的开发 催化剂制备方法
催化剂表征技术
一、催化剂基础知识
工业催化剂的发展简史
催化剂在经济上的地位和作用
催化剂的定义、分类和命名
催化剂的相关术语
催化剂的化学组成和物理结构
催化剂的宏观物理性质
1.1 工业催化剂的发展简史
萌芽时期（20世纪以前）
这类液态催化剂均为简单的化学品。
大发展时期（20世纪30 — 60年代）
工业催化剂生产规模的扩大
工业催化剂品种的增加
有机金属催化剂的生产 选择性氧化用混合催化剂的发展 加氢精制催化剂的改进 分子筛催化剂的崛起 大型合成氨催化剂系列的形成
更新换代时期（20世纪70 — 80年代）
高效络合催化剂的出现
1.3 催化剂的定义、分类和命名
定义1：又叫触媒， IUPAC于1981年定义，催化剂
是一种物质，它能够改变反应的速率而不改变该反应 的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。 涉及催化剂的反应为催化反应。
定义2：在化学反应里能改变其他物质的化学反应
速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发 生变化的物质叫做催化剂。 催化剂是参与反应的，其物理性质有可能改变
J.J. Berzelius 瑞典化学家
奠基时期（20世纪初）
金属催化剂
1904开始德国化学家Haber研究合成氨催化剂，（1918年 获诺贝尔化学奖） 1907年，在英国和德国建立了以镍为催化剂的油脂加氢制 取硬化油的工厂。（法国Scbatier 1912年获诺贝尔化学奖 ） 1923年，德国有机化学家F.Fischer和H.Tropsch以钴为催 化剂，从一氧化碳加氢制烃取得成功。 1925年，美国莫里.雷尼在植物油的氢化过程发明骨架镍 催化剂并获得专利投入生产。 1926年，德国法本公司用铁、锡、钼等金属为催化剂，从 煤和焦油经高压加氢液化生产液体燃料，这种方法称柏吉 斯法。该阶段奠定了制造金属催化剂的基础技术。