工业催化的化学基础
工业催化知识点总结
工业催化知识点总结1. 催化剂的定义和分类催化剂是指能加速化学反应速率而本身不参与反应的物质。
根据催化反应的类型和应用范围，催化剂可以分为三类：均相催化剂、非均相催化剂和酶催化剂。
均相催化剂指在反应体系中与反应物相同的物质，非均相催化剂指在反应体系中与反应物相异的物质，酶催化剂是一种生物催化剂。
2. 催化剂的作用原理催化作用的基本原理是通过改变活化能，使得反应能够以更低的能量障碍进行。
催化剂在化学反应过程中会形成过渡态，通过吸附和解离反应物分子来降低活化能，从而提高反应速率。
而酶催化作用则是通过特定的活性位点使得反应物分子以更高效的方式进行化学反应。
3. 催化剂表面结构和活性位点催化剂表面结构和活性位点是催化剂催化作用的关键。
催化剂的活性位点是指能够吸附和反应反应物的部位，而催化剂的表面结构决定了活性位点的分布和特性。
在催化剂的设计和研究过程中，对催化剂表面结构和活性位点的理解和控制是至关重要的。
4. 催化反应的热力学和动力学催化反应的热力学和动力学性质对于理解和优化催化反应过程至关重要。
热力学研究了反应物与产物之间的化学平衡，而动力学研究了反应速率随时间的变化。
通过研究催化反应的热力学和动力学性质，可以优化催化剂的设计和反应条件。
5. 工业催化反应的应用工业催化反应在化工、能源、环保等领域具有重要的应用价值。
以氢气和氧气为反应物的合成氨催化反应、以氢气和一氧化碳为反应物的甲醇合成催化反应、汽油和柴油的加氢精制催化反应等都是工业上重要的应用。
6. 催化剂的设计和研究方法催化剂的设计和研究方法包括实验室合成和表征、计算模拟和理论研究等。
通过实验室合成和表征可以获得催化剂的物理和化学性质，通过计算模拟和理论研究可以对催化剂的结构和活性进行深入的理解。
在工业催化领域，通过对催化剂的设计和研究方法的不断深入和发展，可以为工业催化反应的高效和环保提供重要的技术支持。
7. 环保催化技术环保催化技术是指在保证催化反应效率的前提下，减少对环境的污染。
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第二节 浸渍法
一、浸渍法的工艺流程
催化剂载体
催化剂活性组分浸渍
干燥
焙烧
负载型催化剂
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第二节 浸渍法
二、各种浸渍法
1、等体积浸渍法： 本法是将多孔载体与它正好可吸附体积的浸
渍液相浸渍，由于浸渍溶液的体积与载体的微 孔体积相当，浸渍后浸渍溶液恰好浸渍载体而 无过剩，无需过滤等单元操作。等体积浸渍法 制备催化剂时，能精确调节负载量。
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第一节 沉淀法
（4）溶液的加料方式和搅拌强度
在沉淀过程中，待沉淀溶液和沉淀剂溶液加料的先后次 序对沉淀物也有一定的影响。如硝酸盐加碱沉淀时，先预 热硝酸盐到沉淀温度后逐渐加入到碱中，或先预热碱后逐 渐加入到硝酸盐中，或硝酸盐和碱分别预热后同时加入沉 淀槽中。沉淀时的局部pH值是有差别的，因此沉淀物的性 质也会有一定的差异。对于一个具体的沉淀反应，最后的 加料方式将会由催化剂的性质来确定。
为50-60℃的蒸馏水，洗涤至不显SO42-为止。洗净的沉淀转入 pH值为9.5-10.5.温度为60℃左右的氨水溶液中静置陈化4h，陈 化后沉淀物又重复过滤。洗涤至溶液的比电阻超过200Ω/cm， 将沉淀物与100-110℃温度下干燥，制得半结晶状的假-水软铝石 （ρ- Al2O3﹒nH2O）.最后在500℃焙烧6h，即可制得γ-Al2O3。
法，其沉淀物只有一个组分，因此，沉淀操作和过程控制相对 比较简单，是制备单组分催化剂或催化剂载体常用的方法。 如
以碱为沉淀剂，从酸化铝盐溶液中沉淀水合氧化铝，反应式如 下：
工业催化基础5
第一节 金属催化剂的结构
以Ni为例，Ni原子的价电子结构为3d84s2，假定spd轨道杂化时需要的能量是 由不同电子结构之间发生共振提供的，那么最稳定的spd轨道共振会发生 在d2sp3（状态A）和d3sp2（状态B）之间 Ni的两种电子状态
根据Ni的价电子结构，状态A是在2个3d电子和一个4s电子被激发到4p轨道后 形成的，d轨道的分数为2/6；状态B是在1个3d电子和1个4s电子被激发到 4p轨道后形成的。d轨道的分数为3/7。根据Ni的饱和磁矩和统计权重，状 态A和状态B的统计分布分别为30％和70％。因此计算出的d％为：
第五章：金属催化剂及催化作用
主要内容：
理解金属催化剂的结构特性； 掌握金属催化剂的催化作用原理； 理解负载型金属催化剂的特点； 理解和掌握催化加氢和脱氢、合成氨工业等催化过程的
基本特征。
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第一节 金属催化剂的结构
（1）晶体结构
由于金属元素的电负荷较小，电离能也不高，在金属原子结合成晶体时，原 来属于各原子的价电子很容易脱离原子的束缚，而在金属晶体中比较自由 的运动，形成“自由电子”或“离域电子”。这样，在晶体内部，一部分是由 共有化电子形成负电子云，而另一部分则是浸在这个负电子云中的带电正 电荷的各原子实。
，原来的直线台阶将变为折线台阶，台阶的转折处称为扭折。
面心立方金属Pt [557]表面台阶结
下图是面心立方金属Pt的台阶结构示意图：
构是可表示为： Pt(s) – [6 (111) × (100)] – [011] 台 面 指 标 (111) 有 6 个 原 子 列 宽 ，
台阶侧面指标(100)高度为一个原
金属催化剂金属表面模型示意图
第二节 金属催化剂的催化作用
《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。
工业催化第二版知识点总结
工业催化第二版知识点总结工业催化是指在化学反应中利用催化剂使反应速率增加或选择性改变的过程。
工业催化是现代工业生产中非常重要的一环，应用广泛。
本文将对工业催化的第二版知识点进行总结，帮助读者更好地理解工业催化的基本原理和应用。
第一部分：催化剂的基本原理催化剂是通过提高反应活化能、改变反应机理或增加反应选择性来促进化学反应的物质。
催化剂通常能够提高反应速率并降低反应温度，从而减少了能源消耗，降低了环境污染。
1.催化剂的种类催化剂可以分为均相催化剂和非均相催化剂。
均相催化剂和反应物处于相同的物理状态，而非均相催化剂和反应物处于不同的物理状态。
非均相催化剂的应用范围更广泛，因为它们可以用于液相、气相和固相反应。
2.催化剂的活性和选择性催化剂的活性是指其参与反应的能力，而选择性是指催化剂对反应产物的影响。
通常情况下，催化剂的活性越高，选择性越好，反应速率也越快。
3.催化剂的表面结构催化剂的表面结构对其催化活性和选择性有重要影响。
表面的活性位点和表面的结晶度都会影响催化剂的性能。
因此，对催化剂的表面结构进行研究对于理解其催化性能非常重要。
第二部分：工业催化的应用工业催化在生产领域有着广泛的应用，下面将介绍几种典型的工业催化反应。
1.氧化反应氧化反应是指通过加氧剂使有机物氧化成相应的羧酸、醛、酮等物质的反应。
氧化反应广泛应用于有机合成、环境保护等领域。
2.加氢反应加氢反应是指通过氢气使有机物还原成相应的烃类化合物的反应。
加氢反应在石油加工、食品加工等行业有着重要的应用。
3.裂解反应裂解反应是指高分子化合物在催化剂作用下断裂成低分子化合物的反应。
裂解反应广泛应用于石油化工、橡胶工业等领域。
4.重整反应重整反应是指重排长链烃，形成较为分子量低的烃类的化学反应。
重整反应在炼油、石化等行业有着重要的应用。
第三部分：工业催化的环境保护作用工业催化在环境保护方面有着重要的作用。
下面将介绍工业催化在环境保护方面的应用。
1.汽车尾气处理工业催化剂在汽车尾气处理中有着重要的应用。
工业催化知识点
工业催化知识点工业催化在化学工程中扮演着重要的角色，它涉及到很多基础的知识点。
本篇文章将按照逐步思考的方式，介绍一些工业催化的基本概念和知识点。
第一步：了解催化反应的基本原理催化反应是指在化学反应中，通过引入催化剂来加速反应速率的过程。
催化剂可以改变反应物的能垒，使反应更容易发生。
在工业催化中，常见的催化剂包括金属、金属氧化物、酸碱等。
催化反应可以分为气相反应和液相反应，每种类型都有其特定的应用场景。
第二步：了解工业催化反应的应用工业催化反应在许多工业领域中都有广泛的应用。
例如，催化裂化是石油炼制中常用的过程，通过催化剂将重质石油产品转化为轻质产品。
此外，工业催化还应用于合成氨、甲醇、合成气等重要的化学品生产过程中。
第三步：了解催化剂的选择和设计原则选择合适的催化剂是工业催化反应成功的关键。
催化剂的选择和设计需要考虑多个因素，包括反应类型、反应条件、催化剂的稳定性和成本等。
催化剂的设计也可以通过改变催化剂的形貌、晶体结构和活性位点等来提高反应效率。
第四步：了解催化反应的动力学和热力学催化反应的动力学和热力学研究对于理解反应机理和优化反应条件非常重要。
动力学研究可以揭示反应速率与反应物浓度、温度等因素的关系，为反应条件的优化提供依据。
热力学研究可以评估反应的热效应和平衡常数等，以确定反应的可行性和产物分布。
第五步：了解催化剂的再生和失活问题在长时间运行中，催化剂可能会因为物理、化学或热力学原因而失活。
催化剂的再生和失活问题是工业催化领域的研究热点之一。
了解催化剂失活的机制，并采取适当的再生策略，可以延长催化剂的使用寿命，降低工业生产成本。
第六步：了解催化反应的优化和控制方法催化反应的优化和控制是工业催化过程中的重要任务。
通过优化反应条件、改善催化剂的性能和调整反应系统的操作参数，可以提高反应的选择性、转化率和产率。
模拟和控制技术的应用也可以实现催化过程的自动化和智能化。
结论工业催化是化学工程领域中一个重要的研究领域。
工业催化知识点整理
第二章1、催化剂特征：催化剂只能加速热力学上可以进行的反应；催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）；催化剂对反应具有选择性；催化剂的寿命。
首先追求选择性，其次是稳定性，最后才是活性；价格；环保性（催化剂影响反应进程变化的程度A=aS；a=k/S）。
2、工业催化剂;（多相催化剂的组成）活性组分、载体、助催化剂。
3、载体的功能：提供有效的表面和适宜的孔结构；增强催化剂的机械强度（抗磨损、抗冲击、抗重力、抗压和适应温变、相变）；改善催化剂的传导性；减少活性组分的含量；载体提供附加的活性中心；活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用。
4、时空产率是指一定条件下，单位时间内单位体积或单位质量的催化剂所得产物的量。
第三章1、多相催化的反应步骤：反应分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；反应物在催化剂内表面上吸附；吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应；反应产物自催化剂内表面脱附；反应产物在孔内扩散并扩散到反应气流中去。
2、催化剂表面能量分布的类型有诱导期、稳定期、衰老期三种型式。
第四章1、酸碱催化剂：固体酸：能够化学吸附碱的固体，能够给出质子或接受电子对；固体酸表面存在B和L两类酸性中心；两者的转化条件是质子传递（脱水）固体碱：能够接受质子或给出电子对的固体杂多化合物催化剂：杂多酸及其盐类；离子交换树脂催化剂；2、非纳米分子筛催化剂；中孔分子筛催化剂；分子筛催化剂的特点是择型催化，常用的分子筛催化剂有A型分子筛、Y型分子筛。
3、金属催化剂:负载型金属催化剂；金属簇状物催化剂；合金催化剂；非晶态合金催化剂；金属膜催化剂；金属氧化物和硫化物催化剂4、络合催化剂：催化剂在反应过程中对反应物其络合作用，并且使之在配位空间进行催化的过程。
络合催化剂由中心离子和配位体两部分组成。
第九章工业催化剂的制备：1、沉淀法；2、浸渍法；3、离子交换法；4、熔融法；常用的工业催化剂制备方法有沉淀法、浸渍法、混合法等。
工业催化全书知识点总结
工业催化全书知识点总结1. 催化原理催化是一种通过降低活化能来促进化学反应进行的过程。
在催化剂的作用下，反应物分子间的相互作用能降低，使得化学反应更容易发生。
基本催化原理包括吸附、表面反应和脱附等过程，这些过程在催化剂表面上发生。
2. 催化剂的分类催化剂可以根据其物理和化学性质进行分类。
例如，根据其结构可以分为均相催化剂和异相催化剂，根据其化学性质可以分为酸性催化剂、碱性催化剂和金属催化剂等。
不同类型的催化剂在不同的反应中起着重要作用。
3. 催化反应的动力学催化反应的动力学研究了催化剂在反应中的作用机制，包括催化剂对反应速率的影响、反应物的吸附和解吸过程等。
动力学研究有助于了解催化反应的发生机制，为设计和优化催化剂提供理论指导。
4. 工业催化应用工业催化广泛应用于许多工业领域，如石油加工、化学品生产、环境保护和能源转化等。
其中，石油加工领域的加氢、氧化和裂化反应是最典型的工业催化应用。
5. 新兴催化技术随着科技的发展，新兴的催化技术如纳米催化、生物催化和光催化等逐渐成为研究的热点。
这些新技术能够提高反应的选择性和效率，同时减少对环境的污染，对工业催化领域有着重要的影响。
6. 催化剂的设计与制备催化剂的设计和制备是工业催化的重要环节。
通过合理的催化剂设计和制备工艺，可以提高催化剂的活性和稳定性，从而实现对目标产物的高效转化。
7. 催化剂的表征催化剂的表征是研究催化剂结构和性能的重要手段。
利用各种表征技术如X射线衍射、透射电子显微镜和傅里叶变换红外光谱等，可以了解催化剂的表面形貌、化学成分和晶体结构，为催化机理和性能的研究提供重要信息。
8. 催化反应的工程化工业催化反应的工程化包括了反应工艺的优化、反应装置的设计和运行控制等方面。
通过工程化的手段，可以实现反应的连续生产和自动化控制，提高工业催化过程的经济效益。
总的来说，工业催化全书涵盖了催化原理、催化剂的分类、动力学研究、应用领域、新兴技术、催化剂设计、表征技术和工程化等方面的知识点。
工业催化原理合成氨工业催化基础和过程
则吸附速率方程为： raA ka APA (1 A B )
raB ka B PB (1 A B )
脱附速率方程为： rdA kd A A
rdB k d B B
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第一节 吸附作用与催化反应
（3）真实吸附模型的吸附和脱附速率方程
物理吸附：指气体物质（分子、离子、原子或聚集体）与表面的物理作用 （如色散力、诱导偶极吸引力）而发生的吸附，其吸附剂与吸附质之间主要 是分子间力（也称“van der Waals”力）。
化学吸附：指在气固界面上，气体分子或原子由化学键力（如静电、共价键 力）而发生的吸附，因此化学吸附作用力强，涉及到吸附质分子和固体间化 学键的形成、电子重排等。
（1）吸附等温线
在恒定温度下，对应一定的吸附质压力，在催化剂表面上吸附量是一定的，因此通 过改变吸附质压力可以求出一系列吸附压力-吸附量对应点，由这些点连成的线称为 吸附等温线。对于物理吸附，有5种类型的等温线。
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第一节 吸附作用与催化反应
I型等温线:又称Langmuir等温线，表示吸附剂毛细孔的孔径比吸附质分子尺寸 略大时的单层分子吸附，或在微孔吸附剂中的多层吸附或毛细凝聚。如某些活 性炭上氮在-195 ℃的吸附。
S SSS
ⅥA ， ⅦA ， Ta ， Cr ， Mo ， W ，
ⅧA1
Fe，Ru，Os
B1 ⅧA2，ⅧA3 Ni，Co
SS S
S SSn
B2 ⅧA2，ⅧA3 Rh，Pd，Pt，Ir
SS S S Snn
B3 ⅦA，ⅠB Mn，Cu
S S S S wn n
工业催化第四版第一章内容总结(一)
工业催化第四版第一章内容总结(一)工业催化第四版第一章内容总结前言本文总结了《工业催化第四版》第一章的重要内容。
工业催化是化学工程中的重要领域，通过催化剂催化反应，提高反应速率和选择性。
本章介绍了工业催化的基本概念、催化剂的种类和特点，以及催化剂的制备和表征方法。
正文本章主要内容如下：1.工业催化基本概念–工业催化的定义和重要性–催化反应和非催化反应的比较–催化反应的动力学和热力学基础2.催化剂的种类和特点–催化剂的分类：固体催化剂、液体催化剂和气体催化剂–催化剂的特点：活性、选择性、稳定性和寿命3.催化剂的制备方法–物理方法：沉积、沉淀、浸渍、共沉淀等–化学方法：沉淀、浸渍、溶胶-凝胶法等–物理化学方法：共沉淀、浸渍、溶胶-凝胶法等4.催化剂的表征方法–表面性质表征：BET比表面积、微孔孔径分布等–结构性质表征：X射线衍射、透射电子显微镜等–表征技术的选择和应用结尾本文总结了《工业催化第四版》第一章的重要内容，包括工业催化的基本概念、催化剂的种类和特点，以及催化剂的制备和表征方法。
工业催化在化学工程领域中起着重要作用。
进一步了解和掌握工业催化的理论和实践对于工程师和研究人员具有重要意义。
前言本文总结了《工业催化第四版》第一章的重要内容，首先介绍了工业催化的基本概念，包括定义和重要性。
随后比较了催化反应和非催化反应的差异，并解释了催化反应的动力学和热力学基础。
正文1. 工业催化基本概念•工业催化的定义和重要性：工业催化是指利用催化剂加速化学反应的过程。
工业催化在石油化工、化学合成等领域具有广泛应用，能够提高反应速率、降低反应温度和减少能量消耗。
•催化反应和非催化反应的比较：催化反应通过降低反应的活化能，增加分子之间的碰撞频率来加速反应速率；而非催化反应需要较高的温度和压力才能进行。
•催化反应的动力学和热力学基础：催化反应速率由反应物浓度、催化剂活性和温度等因素决定，而反应方向由热力学平衡决定。
2. 催化剂的种类和特点•催化剂的分类：根据存在的物理状态，催化剂分为固体催化剂、液体催化剂和气体催化剂。
工业催化知识点总结
工业催化知识点总结工业催化是一门研究工业化生产过程中应用催化剂促进化学反应的科学，是现代工业化进程中不可或缺的一部分。
催化剂在许多工业化反应中都起到了至关重要的作用，例如石油炼制、化学品合成、环境保护等。
本文将总结一些重要的工业催化知识点。
一、催化剂的作用机理催化剂是通过提供反应的替代反应途径，降低反应的活化能，加速反应速率的物质。
催化剂通常能够与反应物发生化学反应，生成中间体，然后再与中间体发生解离反应，重新生成催化剂。
这样的循环过程使得催化剂能够参与多个反应循环，从而提高反应效率。
二、催化剂的种类和选择常见的催化剂包括金属催化剂、酸碱性催化剂和酶催化剂等。
金属催化剂主要应用于催化氧化、加氢、缩合、氧化脱氢和加氢脱氢等反应。
酸碱性催化剂则主要用于催化酯化、酰胺化、氧化脱氢和酸碱中和等反应。
酶催化剂则应用于生物合成和食品加工等领域。
选择催化剂需要考虑反应的特点和要求。
常见的选择因素包括催化剂的活性、选择性、稳定性、耐受性和成本等。
此外，催化剂的形态和填充物的选择也对反应结果有重要影响。
三、重要的工业催化反应1. 石油炼制过程中的催化反应：石油炼制过程中常用的催化反应包括脱硫、脱氮、裂化、重整、氢化、异构化和芳构化等。
这些反应通过催化剂的作用，可以降低石油产品中的含硫、含氮和杂质含量，提高燃料的品质。
2. 化学品合成过程中的催化反应：许多化学品的合成过程中都依赖催化剂。
例如，丙烯酸的合成、醋酸的氧化和酯化等重要的工业催化反应，都是通过催化剂来实现的。
催化反应带来的高选择性和高产率对于大规模化学品生产具有重要意义。
3. 环境保护中的催化反应：催化剂在环境保护领域中也发挥着重要作用。
例如，汽车尾气中的氧化还原催化剂能够将有害的气体转化为无害的物质；氮氧化物的催化还能够降解大气中的有害污染物。
这些反应对于改善环境质量具有重要意义。
四、催化剂的设计和改进为了提高催化剂的效率和反应速率，科学家们不断进行催化剂的设计和改进。
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第五章石油化工催化过程主要内容：催化裂化催化重整催化加氢和脱氢烃类选择氧化烷基化和歧化反应烃类异构化和芳构化催化水合和脱水反应烯烃的二聚和齐聚工业聚烯烃催化反应均相催化反应等工业催化过程的反应特征和规律第一节催化裂化一、裂化反应1、烷烃裂化为烯烃和较小的烷烃；C n H2n+2 C m H2m(烯烃) + C p H2p+2（烷烃）n=m+p2、烯烃裂化为较小的烯烃；C n H2n C m H2m(烯烃) + C p H2p（烯烃）n=m+p、烷基芳烃脱烷基为芳烃和烯烃；ArC n H2n+1 ArH(芳烃) + C n H2n（烯烃）第一节催化裂化4、芳烃侧链的断裂；ArC n H2n+1 ArC m H2m－1(带有烯烃侧链的芳烃) + C p H2p+1（烷烃）n＝m+p5、环烷烃裂解为烯烃；C n H2n C m H2m(烯烃) + C p H2p（烯烃）n=m+p6、氢转移；环烷烃 + 烯烃芳烃 + 烷烃7、异构化；烯烃异构烯烃烷烃异构烷烃第一节催化裂化8、烷基转移；C6H4(CH3)2 + C6H6 C6H5(CH3) + C6H5(CH3)9、低分子量烯烃的歧化2H2C=CHCH2CH3H2C=CHCH3 + H2C=CHCH2CH2CH3第一节催化裂化二、催化裂化反应机理烃与催化剂表面酸中心反应生成活泼碳正离子，活泼碳正离子引发烃的链式反应碳正离子经过氢转移步骤生成碳正离子可分解为较小的正碳离子和一个烯烃分子生成的烯烃比初始的烷烃原料易于变为正碳离子，裂化速度也较快由于C-C键断裂一般发生在碳正离子的β位置，所以催化裂化可生成大量的C3～C4烃类气体，只有少量的甲烷和乙烷生成。
新正碳离子或裂化，或夺得一个氢负离子而生成烷烃分子，或发生异构化、芳构化等反应。
第一节催化裂化三、催化裂化催化剂1、无定形催化剂如SiO2-Al2O3催化剂（早期的催化剂，Al2O3中嵌入Si，表面呈酸性）2、分子筛催化剂活性高，选择性好，现普遍采用的催化剂，如ZSM-5四、催化裂化反应工程流化床催化裂化（FCC）工艺示意图：第二节催化重整一、催化重整反应1、加氢-脱氢反应；2、异构化、环化反应；3、芳构化反应。
《工业催化基础》课件(2011)-1(精)
产品或用途
脱硫净化 CH3OH 环境保护 醋酸 药物 环境保护 环境保护 新型聚烯烃
催化剂主要成分
CoO-MoO3/Al2O3 Cu-Zn/Al2O3 贵金属 RhI2(CO)2 络合催化剂 V2O5-TiO2 Pd,Pt,Rh/SiO2 茂锆等
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第二节 基本概念和常用术语
一、催化剂和催化作用： 何谓催化剂？先看一个例子：通常情况下，将N2分子和
H2分子混合在一个惰性的容器中。即使在500℃下，也几乎 检测不到NH3的生成。虽然N2分子和H2分子化合生成NH3是 一个热力学允许的可逆放热反应：
N2+3H2 ⇌ NH3 ΔH 500oC＝－109 kJ/mol
但如果在N2分子和H2分子混合气体的体系中有少量Fe存在, 就会有NH3生成，其中Fe称为催化剂，对NH3的生成起着关 键的作用。
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第二节 基本概念和常用术语
但： 采用Fe作为催化剂时，N2分子和H2分子化合生 成NH3的途径就发生了变化。 现代研究表明，N2分子和H2分子首先在Fe催化 剂表明发生化学吸附，这使得N2分子和H2分子 的化学键削弱以至断裂，然后化学吸附的氮 （Nad）和化学吸附的氢（Had）在催化剂表 面相互作用，并经过一系列的表面化学反应， 最后生成的NH3分子从催化剂表面脱附，生成 产物NH3。 反应机理和反应过程的能量关系如下：
化工资源有效利用国家重点实验室
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第二节 基本概念和常用术语
四、常用术语
1、催化剂活性 • 广义的讲，催化剂活性是指催化剂转化反应物的能力，但在不
同情况下，其表达方式是不一致的。通常情况下，人们常以给定条件下 反应物的转化率来表示。如反应：
工业催化课知识点总结
工业催化课知识点总结一、催化的原理和概念1. 催化的定义：催化是指在化学反应中，通过添加催化剂，降低反应的活化能，加快反应速率的过程。
催化剂通常不参与反应的终点物质，也不改变反应的平衡位置。
2. 催化的原理：催化是通过改变反应的过渡态的能量，降低反应的活化能，从而加速反应速率。
催化剂通过提供新的反应通道或减少反应物的间障，来促进反应的进行。
3. 催化剂的作用：催化剂可以通过多种途径来促进反应的进行，包括提供新的反应途径、减少反应物的能量障碍、提供反应物的正确导向等。
4. 催化剂的分类：根据催化剂的物理状态和作用方式，可以将催化剂分为固体催化剂、液态催化剂和气体催化剂。
根据其作用方式，可以将催化剂分为酸性催化剂、碱性催化剂、还原型催化剂等。
5. 催化反应的动力学：催化反应的速率通常可以用速率常数和反应物浓度的关系来描述，催化剂的作用可以通过改变速率常数来影响反应速率。
二、催化剂的特性和性能1. 催化剂的活性：催化剂的活性指的是其促进反应进行的能力，通常可以用反应速率来表征。
2. 催化剂的选择性：催化剂的选择性指的是其对不同反应产物的选择作用，通常可以通过理化方法和理论研究来实现。
3. 催化剂的稳定性：催化剂的稳定性指的是其在反应条件下不发生明显变化的能力，通常可以通过催化剂的结构和成分来实现。
4. 催化剂的表面特性：催化剂的表面特性对其活性和选择性有明显影响，包括表面能、表面结构、氧化还原性等。
5. 催化剂的再生性：催化剂通常需要经过多次使用，其再生性能对催化剂的经济性和可持续性有重要影响。
三、工业催化过程1. 工业催化的应用范围：工业催化广泛应用于石油加工、化工生产、环境保护等各个领域，其应用范围涉及烃类转化、氧化还原反应、氢化反应等。
2. 石油催化裂化：石油催化裂化是石油加工中最重要的催化技术之一，通过催化剂的作用，将重质石油馏分转化为轻质产品和高附加值产物。
3. 氧化还原反应：氧化还原反应也是工业催化中的重要应用之一，包括氧化脱氢、脱氧、氧化脱硫等。
工业催化基础
等发表第一篇OCM研究论文到1993年初,全世界所发表论文＞950篇,申请美国专利
＞160件。有人统计，国内外所研究过的OCM催化剂＞2000种，及到元素周期表中 除氧族元素以外的各主副族的数十种元素。 目前,OCM制乙烯已取得突破进展,开始投入工业试验。乙烯单程收率达到 26～28%。筛选催化剂有：LiCl/MnO2、Li+/MgO、Li2SO4.MnXOy/TiO2、 MnO2.NaCl/B2O3等。 此外,合成气→烯烃，甲醇→烯烃,大力开发,完成工业试验、正在工业化。
MeOH Cat.
汽油 Cat.
原料气 （CO2:25%,H2:75%)
1＃
MeOH
汽油
2＃
原料气（CO225%＋H275%）经1#反应器，40%CO2→甲醇；2#反应器中，65%甲 醇→汽油。 总结果：26％CO2 →汽油
目前，该教授又开发出低成本甲烷转化制H2：
2CH4+H2O(g) → 5H2+3CO Cat.:Ni、Pt、稀土氧化物（10:0.5:5.6）;反应条件:常压，550～ 600℃。称在650℃时氢的转化率80%，700℃时转化率接近100%。 Ex4：柴油脱硫 加氢脱硫，缺点：投资、操作费用高，需要H2源，在高温高压下操作，自 控复杂。EX:100万t/a直馏柴油加氢，需要投资5～6亿，操作费用100元/t。 非加氢脱硫-氧化脱硫：常压、常温～低温条件，无氢耗，投资操作简单。 H2O2氧化缺点：消耗H2O2，要产生废水。。 SWPU:正在开发柴油空气催化氧化法脱硫、柴油选择催化氧化法脱硫。
为装在汽车轮子上的城市。城市大气污染物的2/3来源于汽车。
目前正在大力推广：电动汽车、NGV、氢能汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等。氨 （NH3）燃料汽车
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工业催化的化学基础
工业催化是指利用催化剂来促进化学反应的进行，提高反应速率和选择性的工艺。
催化剂在工业生产中扮演着重要的角色，其中催化剂的选择和设计直接关系到反应的效率和经济性。
在工业催化的背后，有着深厚的化学基础支撑。
一、催化剂的种类
催化剂的种类非常广泛，根据其物理状态可分为固体催化剂、液体催化剂和气体催化剂。
其中，固体催化剂应用最为广泛，包括金属催化剂、金属氧化物催化剂、贵金属催化剂等。
这些催化剂主要通过吸附、表面反应和扩散等方式来促进反应的进行。
二、催化作用的原理
催化剂能够降低反应的反应活化能，从而提高反应速率。
这是通过催化剂表面的活性位点来实现的，活性位点能够吸附反应物分子并促使其发生反应。
在反应过程中，催化剂会发生表面吸附和反应、生成中间体等过程，最终得到产物。
三、催化剂的设计与选择
在工业催化中，催化剂的设计和选择至关重要。
首先需要考虑的是催化剂的活性和稳定性，活性指的是催化剂促进反应的能力，稳定性则是指催化剂在反应条件下的稳定性。
其次要考虑的是催化剂的选择性和寿命，选择性决定了反应的产物分布，寿命则是指催化剂的使用寿命和再生性能。
四、催化反应的动力学
催化反应的动力学研究是理解和优化工业催化过程的关键。
动力学
研究可以揭示反应速率随反应物浓度变化的规律，了解反应进行的速
率限制步骤，并为催化剂的设计和反应条件的选择提供指导。
五、催化剂的先进研究
随着科学技术的不断发展，工业催化领域也在不断创新。
从新型催
化材料的设计合成、表征方法的发展、反应机理的研究等方面都在取
得新的进展，为工业催化的发展提供了新的思路和可能性。
总结：
工业催化是一门重要的交叉学科，涉及化学、物理、材料等多个领域。
其化学基础包括催化剂种类、催化作用原理、催化剂设计与选择、催化反应的动力学等方面。
通过不断地研究和创新，工业催化将为实
现绿色、高效的生产提供更多可能性。