铂系与镍系苯加氢催化剂催化性能对比
苯加氢制环己烷范文
苯加氢制环己烷范文一、反应机理1.氢气在催化剂的作用下发生活化，生成活性氢原子；2.活性氢原子进入苯分子的π电子云中，与苯分子发生加成反应，生成环己烷分子。
二、反应条件1.反应温度：反应温度是影响反应速率的重要因素。
一般来说，反应温度越高，反应速率越快，但同时也伴随着产物的选择性下降。
在苯加氢制环己烷反应中，一般选择适中的反应温度，常见范围为150-300℃。
2. 反应压力：反应压力是控制反应平衡的重要条件。
一般来说，反应压力越高，反应平衡向产物的转化率越高，但同时也会伴随着催化剂的选择性下降。
一般苯加氢制环己烷反应的反应压力为10-50 atm。
3.反应时间：反应时间是指反应体系经过一定时间后达到平衡状态的时间。
一般来说，反应时间较长，可以使反应达到更高的转化率和选择性。
在工业生产过程中，一般选择反应时间为几小时至几十小时。
三、催化剂的选择催化剂是苯加氢制环己烷反应中的关键因素，它能够提高反应速率和选择性。
常见的催化剂有金属催化剂和非金属催化剂两类。
1.金属催化剂：常见的金属催化剂有镍、铂、铑、钯等。
金属催化剂的选择应考虑其活性、稳定性和成本等因素。
其中，铂催化剂具有较高的活性和稳定性，广泛应用于苯加氢制环己烷反应中。
2.非金属催化剂：常见的非金属催化剂有硅胶、氧化锌、活性炭等。
非金属催化剂的选择应考虑其吸附能力、分散性和再生性等因素。
其中，硅胶催化剂具有较高的吸附能力和选择性，被广泛应用于苯加氢制环己烷反应中。
四、工业应用1.环己烷制备：苯加氢制环己烷是制备环己烷的主要方法之一、环己烷是一种重要的溶剂，广泛应用于合成橡胶、石油、塑料等行业。
2.环己烯制备：环己烷可以通过去氢反应制备环己烯。
环己烯是一种重要的有机合成中间体，可用于制备药物、农药、染料和橡胶等化学品。
3.环己醇制备：环己烷可以通过氧化反应制备环己醇。
环己醇是一种重要的有机溶剂和中间体，广泛用于制备染料、塑料和橡胶等产品。
综上所述，苯加氢制环己烷是一种重要的化学反应，其反应机理、反应条件、催化剂的选择以及工业应用都具有重要意义。
苯加氢用铂催化剂硫中毒及其再生的研究
Abstract: Taking sulfureted hydrogenation for sulfur source, this paper studied the influences of sulfur on the per2 formances of the p latinum catalyst for benzene hydrogenation and its regeneration capabilities . For benzene hydrogenation reaction, the p latinum catalyst’ s activities fall along w ith the increase of sulfur content and runtim e. Therefore, to as2 sure long tim e and steady - going of benzene hydrogenation reaction, it’ s better to control sulfur content of the raw mate2
1) : 氢气中硫化氢体积分数为 1. 0 × 10 - 6 ; 2 ) : 氢气中硫化氢体积 分数为 2. 0 × 10 - 6 。
2. 1 硫体积分数对催化剂性能的影响
硫体积分数对催化剂性能的影响见表 1。 表 1 硫体积分数对催化剂性能的影响
硫化氢物质的量 分数 / × 10 - 6
0 0. 5 1. 0 2. 0 5. 0
氢燃料电池铂催化剂
氢燃料电池铂催化剂随着对可再生能源和清洁能源的需求不断增加，氢燃料电池作为一种高效、环保的能源转换技术备受关注。
而在氢燃料电池中，铂催化剂起着至关重要的作用。
本文将重点探讨铂催化剂在氢燃料电池中的应用和性能。
铂催化剂是氢燃料电池中最常用的催化剂之一。
它能够促进氢气和氧气之间的电化学反应，将氢气氧化成水，并释放出电子。
铂催化剂具有良好的电催化活性和稳定性，能够提高氢燃料电池的效率和寿命。
然而，铂催化剂的高成本是制约氢燃料电池商业化的一个重要因素。
铂是一种稀有金属，价格昂贵且供应有限。
因此，研究人员一直在寻找替代铂催化剂的方法。
目前，一些非铂催化剂如钯、铜、镍等被广泛研究和应用。
这些非铂催化剂具有较低的成本和相对较好的催化活性，但仍面临着稳定性和耐久性等方面的挑战。
为了克服铂催化剂的高成本问题，研究人员还尝试改进铂催化剂的利用率。
一种方法是通过合成纳米级铂颗粒，以增加其表面积和催化活性。
另一种方法是将铂催化剂与其他材料复合，以提高其催化性能。
例如，将铂与碳纳米管、氧化物或金属合金等材料复合，可以改善催化剂的稳定性和电催化活性。
研究人员还在探索新型的催化剂替代方案。
例如，一些非贵金属催化剂如过渡金属氮化物、硫化物和碳基材料等被认为具有潜在的应用前景。
这些新型催化剂不仅具有较低的成本，还具有良好的催化活性和稳定性。
铂催化剂在氢燃料电池中扮演着重要的角色。
尽管铂催化剂存在成本高和稀缺资源的问题，但通过改进铂催化剂的利用率和寻找替代催化剂，可以进一步提高氢燃料电池的性能和降低成本。
未来，随着科学技术的不断进步，相信会有更多创新的催化剂出现，推动氢燃料电池的发展和应用。
铂金属催化体系的新进展
铂金属催化体系的新进展近年来，铂金属催化体系一直受到广泛的关注和研究。
随着科学技术的不断进步，人们对铂金属催化体系的认识也在不断深化。
在此基础上，诸多新的进展已经取得，为未来的研究提供了更多的可能性和方向。
本文将从铂金属催化体系的基础认识、新的催化剂设计和应用方面进行讨论，探讨铂金属催化体系的新进展。
一、铂金属催化体系的基础认识铂金属催化体系是指以铂为催化剂的化学反应体系。
在铂金属催化体系的反应中，铂催化剂起到了承载、催化化学反应和调控反应活性的作用。
因此，研究铂金属催化体系对于理解催化机理和开发高效的催化剂具有重要意义。
在传统的铂催化剂中，铂催化剂通常是以纳米颗粒的形式存在。
这种催化剂具有高的比表面积和良好的催化活性，但同时也存在着稳定性差和毒化严重的缺点，限制了其应用范围。
因此，研究如何提高铂催化剂的稳定性和抗毒性已成为目前的研究热点之一。
目前，研究人员已经通过精细组分设计和表面改性等手段，成功地开发了一系列新型的铂催化剂。
其中，核壳结构、合金结构和孔结构的铂催化剂成为了研究的重要方向之一。
这些新型催化剂具有较好的催化活性、稳定性和抗毒性等性质，在诸多领域中得到了广泛应用。
二、新的催化剂设计催化剂的设计是研究铂金属催化体系的重要方向之一。
在设计新型催化剂时，研究人员通常采用多种手段，如组分合理设计、表面改性和结构优化等，以提高催化剂的催化效率和稳定性。
1. 核壳结构催化剂核壳结构催化剂是一种由金属核和金属壳组成的复合催化剂。
通过在铂催化剂表面包覆一层表面不活泼的合金壳层，可以有效地抑制铂催化剂的毒化现象，提高催化剂的稳定性和毒物抗性。
近年来，核壳结构催化剂在燃料电池和电催化等领域中展示出了广泛的应用前景。
例如，金-铂核壳结构催化剂具有较高的电催化性能，被广泛应用于染料敏化太阳能电池和燃料电池等领域。
2. 合金结构催化剂合金结构催化剂是一种由多种金属元素组成的复合催化剂。
相对于单一组分的铂催化剂，合金结构催化剂具有更高的催化活性、更好的稳定性和抗毒性等优点。
2013-2014-2化工生产技术期末复习(给学生的)无答案
《化工生产技术》期末复习一、填空题1．均四氧化制均酐工艺包括原料准备工序、氧化工序、捕集工序、水解工序、浓缩工序、脱水工序、升华工序。
2．均苯四甲酸二酐易燃、有毒，对皮肤、眼睛和粘膜均有刺激性，遇水或置于湿空气中易水解成均苯四甲酸。
3. 催化剂加速化学反应的原因是活化能降低，目前均苯四甲酸二酐生产采用的是V2O5为活性组分的催化剂。
4．化工常用的高温热源有压力高的饱和水蒸汽、高压汽水混合物，有机载热体，电加热和烟道气加热，均苯四甲酸二酐生产反应器类型是列管式固定床反应器，移热介质是熔盐。
5．均四甲苯与空气的中的氧的反应过程是气态物料通过固体催化剂所构成的床层进行氧化反应，其过程包括扩散、吸附、表面反应、脱附和扩散等五个基本步骤。
6．乙苯脱氢随着反应温度的升高，平衡转化率提高，反应速度加快。
7．原料气中的二乙苯，在脱氢催化剂上能脱氢生成二乙烯基苯，二乙烯基苯在操作环境中极易聚合而堵塞管道、塔设备等系统。
8．乙苯脱氢的液空速是指每小时单位体积催化剂通过的乙苯液体体积。
9．苯乙烯极易自聚，反应压力升高将有利于苯乙烯的自聚，聚苯乙烯容易造成管道、设备的堵塞。
10．工业上，乙苯脱氢反应可采用低压或负压，也可采用惰性气体作稀释剂来降低烃的分压，以提高平衡转化率，也可抑制苯乙烯聚合。
11．苯乙烯分子中，由于侧链是C=C双键，因此，化学性质较为活泼，苯乙烯在室温下即能缓慢聚合。
12．乙苯脱氢生成苯乙烯的反应是分子数增大的反应。
13．苯加氢工段主要有四个系统组成，分别是苯干燥系统、苯加氢系统、环己烷和气体的分离系统、脱除庚烷系统。
14.以苯为原料制备己内酰胺，主要分四个工序，分别是苯加氢制得环己烷，环己烷氧化制得环己酮，环己酮羟胺化制得环己酮肟，环己酮肟重排制得己内酰胺。
15．镍系苯加氢催化剂活性好，价格便宜，但该体系催化剂有一些缺点，如耐硫性能差，耐热性差，工业使用寿命短。
16．铂系苯加氢催化剂较镍系催化剂有许多优点：耐硫性能好，中毒后易再生，耐热性能好。
用于加氢的金属元素
用于加氢的金属元素
加氢是一种常用的化学反应，可以使许多有机物、无机物等得到更好的应用，其中加氢催化剂是至关重要的组成部分。
而用于加氢的金属元素也是很多催化剂中非常重要的成分，下面我们就来看看用于加氢的金属元素有哪些。
一、钯（Pd）：钯是许多加氢催化剂中重要的组成元素，其广泛用于许多有机物化学反应过程中，如芳烃的氢化、卤代烃的脱卤、氢化酰基等反应。
由于钯的电子结构和催化活性，使其特别适合于催化加氢反应。
二、铂（Pt）：铂是一种常用的贵金属催化剂，其强氧化性和电子结构具有较好的催化活性。
铂可用于许多加氢反应，如烯烃的氢化反应、炔烃的氢化反应等。
三、镍（Ni）：镍是非常常用的加氢催化剂成分之一，具有良好的催化活性。
镍催化氢解烷基反应、芳烃的氢化反应、炔烃的氢化反应等许多有机化学反应中都有广泛的应用。
四、钌（Ru）：钌是一种较新的催化剂元素，其催化效能比其他金属催化剂要高得多。
钌常被用于加氢异构化、加氢酰基化反应、烯烃的氢化反应等许多反应中。
五、钯银（Pd-Ag）：钯银是一种常用的双金属催化剂，具有非常好的
选择性和催化活性。
钯银催化剂适用于一些高选择性的反应，如合成R-benzyl-N-benzylbenzamides、异构化反应等。
六、铂钌（Pt-Ru）：铂钌是一种双金属催化剂，其催化效能非常高。
铂钌催化剂适用于许多有机化学反应，如醇的脱氧反应、烯烃的氢化反应等。
总之，以上就是用于加氢的金属元素的相关内容，这些金属元素在催化反应过程中起着非常重要的作用。
铂族催化剂的设计及性能研究
铂族催化剂的设计及性能研究一、引言铂族催化剂作为一类有着高效催化作用的材料，已经广泛应用于各种化工反应中。
而针对不同的反应，设计出不同的铂族催化剂，可以达到更高的催化效率和更长的使用寿命。
本篇文章将介绍铂族催化剂的设计及性能研究。
二、铂族催化剂的设计铂族催化剂的设计涉及到许多因素，其中，最为关键的一点是选择合适的载体。
不同的载体会对铂族催化剂的性能产生影响。
例如，对于气相反应，可以选择具有较大表面积和高孔隙率的材料作为载体，以增加反应物与催化剂的接触面积；对于液相反应，应选用具有较高的化学稳定性和热稳定性的材料。
此外，还应考虑催化剂的物理化学性质，例如晶体结构和晶面结构等。
在设计铂族催化剂的过程中，还需要注意催化剂与反应物之间的亲和性。
一方面，催化剂应与反应物有良好的亲和力，以便于反应物进入催化剂表面进行反应；另一方面，催化剂应具有足够的稳定性，以避免被反应物破坏或失活。
三、铂族催化剂的性能研究铂族催化剂的性能研究通常是通过催化反应的活性、选择性和稳定性来评价的。
这些性能参数的影响因素非常广泛，主要包括催化剂组成、催化反应条件、反应物质量浓度、反应物质量比和反应物再生等。
以下将针对不同的催化反应介绍铂族催化剂具体的性能研究方法。
1. 甲醇重整反应甲醇重整反应是生产氢气的重要方法之一。
针对这一反应，研究铂族催化剂的性能通常是通过 CO 的消耗速率和 H2 的产生速率来评价的。
一些最新的研究表明，通过负载化Ni的铂族催化剂可以极大地提高催化剂的活性和选择性。
2. 催化加氢反应催化加氢反应是氢处理、炼油等工业中广泛应用的一种反应。
针对这一反应，研究铂族催化剂的性能通常是通过总反应速率、个别物质的反应速率、选择性和稳定性等方面来评价。
目前，研究人员通过设计具有不同酸性、孔隙度和表面性质的载体，优化铂族催化剂的性能。
3. 汽车尾气催化转化反应汽车尾气中的一氧化碳、氮氧化物和有机物是重要的气体污染物。
针对这些污染物，广泛采用的控制方法是利用催化剂进行催化转化。
新型镍催化剂在苯加氢中的应用研究
由表 4可见 ,在 85～340 ℃之间进行苯加氢反应 ,
实验结果表明在 110～240 ℃苯的转化率为 100%。说
明该镍催化剂活性较高 ,选择性好 ,能够在较宽的温度
范围内催化苯加氢反应而且不发生副反应 ,但同时发
现在低温时 , 苯加氢转化率较低 , 在 110 ℃时突变为
100% ,这可能是由于内扩散的影响 。 由表 5可见 ,对 100%转化率的产品液体进样 ,发
1 实验
本文中的新型催化剂为 N iO - MoO3 /A l2O3 - TiO2 负载型镍基催化剂 ,负载型镍基催化剂的传统制备方 法主要有浸渍法 ,离子交换法 ,沉淀法等 [4 ] 。本实验采 用溶胶 - 凝胶法制备镍催化剂 ,它具有添加组分混合 物不受化学计量组成的影响 ,金属粒子的微观易受控 制 ,比表面积孔隙率高 ,活性组分分离度高 ,催化剂热
3收稿日期 : 2008 - 09 - 19 作者简介 :周凯 (1982—) ,男 ,江苏海安人 ,硕士 ,助教 ,从事精细石油化学品深度加工研究 。电话 : 0519 - 88817555 转 3701, 13515251664, E - mail: zhoukai416@163. com。
第 36卷第 6期 周凯 :新型镍催化剂在苯加氢中的应用研究
33
水清洗烘干备用 ; ( 2) 将计算量的硝酸镍与钛酸丁酯
的醇溶液 ,放置于水浴中 ,并不断搅拌 ,形成均匀溶液 ;
(3) 将 (1)载体与 (2)中制得的溶液进行等体积浸渍 ,通
过改变浸渍后的浓度来控制金属负载量 ; (4) 浸渍完全
后 ,将催化剂沥干 ,于 60～100 ℃烘干 ,在一定温度下焙
第 36卷第 6期 2008年 12月
耐酸的加氢催化剂
耐酸的加氢催化剂
耐酸的加氢催化剂一般有镍系催化剂、钴系催化剂、钯系催化剂和铂系催化剂等。
其中，镍系催化剂是最常用的加氢催化剂之一，具有良好的加氢活性和耐酸性，可以在较温和的条件下实现加氢反应。
钴系催化剂也具有较好的耐酸性，可用于多种加氢反应中。
钯系催化剂和铂系催化剂则是贵金属催化剂中常用的加氢催化剂，具有高活性和高选择性的特点，但价格较高。
在选择耐酸的加氢催化剂时，需要考虑被加氢物质的性质、所需的反应条件、反应选择性等因素。
对于需要在较温和条件下进行的加氢反应，镍系催化剂是一个较好的选择；对于需要较高活性的加氢反应，则可以选择钯系催化剂或铂系催化剂；对于需要在酸性条件下进行的加氢反应，钴系催化剂是一个不错的选择。
在实际应用中，还需要注意催化剂的制备方法和使用条件，以保证催化剂的性能和寿命。
同时，为了获得更好的催化效果，可以在反应物中加入适量的酸性试剂或配体等助剂。
铂族贵金属催化剂
铂族贵金属催化剂
铂族贵金属催化剂是一种重要的催化剂，通常包括铂、钯、铑等金属。
这些金属具有良好的催化活性和选择性，被广泛应用于许多化学反应中。
铂族贵金属催化剂的优点包括：
1. 高催化活性：铂族贵金属催化剂具有极高的催化活性，可以加速许多化学反应的进行。
2. 高选择性：铂族贵金属催化剂可以选择性地催化某些化学反应，从而提高反应的产率和选择性。
3. 稳定性好：铂族贵金属催化剂具有良好的稳定性，可以在恶劣的化学环境下长期使用。
4. 可再生性：铂族贵金属催化剂可以通过再生的方式重复使用，从而降低成本。
铂族贵金属催化剂的应用领域非常广泛，包括石油化工、精细化工、环保、医药等领域。
例如，在石油化工中，铂族贵金属催化剂被广泛应用于催化重整、加氢裂化、催化加氢等反应中；在精细化工中，铂族贵金属催化剂被广泛应用于催化氧化、催化氢化、催化偶联等反应中。
总之，铂族贵金属催化剂是一种非常重要的催化剂，具有高催化活性、高选择性、稳定性好、可再生性等优点，被广泛应用于许多化学反应中。
铂族金属作为催化剂的研究进展
铂族金属作为催化剂的研究进展催化剂是在化学反应中起催化作用的物质。
它可以改变反应的速率、方向和特异性；使反应条件降低；促进不同反应的进行等等。
铂族金属具有优异的催化性能，成为了各个领域不可或缺的催化剂。
铂族金属主要包括铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）、钌（Ru）、铱（Ir）和鲁尼姆（Os）等六种元素。
这些元素的化学性质相似，因此也有很多相同的应用领域。
下面我们将简要介绍铂族金属在几个典型应用中的研究进展。
1. 化学反应催化铂族金属在化学反应中的催化应用主要集中于有机合成过程中。
以铂族金属作为催化剂的有机合成反应主要包括：氢化反应、甲基化反应、羰基化反应、异构化反应和羟基化反应等等。
其中最为常见的氢化反应是以钯为主要催化剂，这一领域的研究也相对比较成熟。
不过，目前以铂为催化剂的化学反应研究仍在不断进行中。
研究人员发现，通过控制配体的选择和载体的结构等因素，可以提高铂族金属的催化活性和选择性。
2. 燃料电池燃料电池是将化学能直接转化为电能的一种设备。
铂族金属作为燃料电池的关键催化剂，在电极反应中发挥着至关重要的作用。
过去，燃料电池的制造成本非常高，限制了它的大规模应用。
但是随着新的制备方法和配料技术的不断发展，燃料电池的生产成本得到了大幅降低。
同时，钯和铂等铂族金属的使用也探索出了新的途径，如利用纳米材料等。
3. 污染物处理铂族金属是催化处理污染物的有效催化剂。
它们可以降解有害气体、处理废水、减少垃圾等。
其中，钯作为典型的污染物处理催化剂，广泛应用于车用废气处理、污水处理和垃圾处理等方面。
近年来，随着技术的不断改进，铂族金属也在逐渐开发出更高效的污染物催化处理方法。
综上所述，铂族金属作为重要的催化剂，应用领域广泛，发挥着不可替代的作用。
在未来，随着研究深入发展和产业化推广，铂族金属的应用价值仍将不断提高。
铂族金属催化剂的活性及稳定性研究
铂族金属催化剂的活性及稳定性研究随着能源危机的不断加剧，环保意识的逐渐增强，绿色化学技术及新能源技术得到了广泛关注。
而催化是一种广泛应用于化学领域的技术，很多反应必须通过催化才能够完成。
铂族金属催化剂（包括铂、钯、铑、钌、铱、锇）作为最重要的催化剂之一，具有催化活性高，选择性好的优点，被广泛用于化学工业、环境保护、能源转化等领域。
本文将重点介绍铂族金属催化剂的活性及稳定性研究。
一、铂族金属催化剂的活性研究催化剂的活性是指催化剂在一定的反应条件下，对反应物质发生化学反应的能力，是衡量催化剂性能的重要指标。
铂族金属催化剂被广泛应用的原因之一，就是由于其催化活性高。
下面将以铂为例，介绍铂催化剂的活性研究。
铂在许多反应中表现出优异的催化性能，如烷基化、芳基化、烯烃加氢和脱氧等反应。
但是，铂的催化活性除了跟其本身的电子结构、表面缺陷、晶面反应等因素有关之外，也与其状态、形貌、晶核等因素密切相关。
因此，铂的催化性能的优化就需要对上述因素进行深入研究。
1. 状态对铂催化活性的影响铂的状态是指催化剂的结晶状态或晶体形貌，在不同状态下，铂的催化活性表现不同。
许多研究表明，纳米铂催化剂的活性要比块状铂催化剂高。
而纳米铂的活性差异则与其表面能、晶体形貌、表面氧化物等因素密切相关。
另外，铂的氧化态与还原态也会直接影响其催化活性。
研究表明，对于某些反应，还原态铂催化剂的活性明显高于氧化态铂催化剂。
2. 形貌对铂催化活性的影响铂的晶系和形貌也会影响其催化活性。
研究表明，多晶体铂催化剂的活性要高于单晶体铂催化剂，并且，还可以通过调节多晶体铂的晶粒度来控制活性。
3. 晶核对铂催化活性的影响晶核是晶体生长的开始，在晶核成长阶段就会对形貌和结构产生影响。
研究表明，较优的晶核可以提高铂的晶面反应活性，增加铂催化剂的活性。
二、铂族金属催化剂的稳定性研究催化剂的稳定性是指催化剂在反应条件下的稳定性，包括催化剂的热稳定性、机械稳定性、毒物抗性等方面。
铂系与镍系苯加氢催化剂催化性能对比
生产技术化工科技,2007,15(6):42~45SCIEN CE &T ECHN O LO GY IN CH EM ICA L I NDU ST RY收稿日期:2007-08-09作者简介:吴永忠(1966-),男,江苏兴化人,南京化工职业技术学院高级工程师,从事科研与教学工作。
铂系与镍系苯加氢催化剂催化性能对比吴永忠1,张英辉2(1.南京化工职业技术学院应化系,江苏南京210048;2.中国石油吉林吉化建修有限公司,吉林吉林132021)摘 要:在实验室中对比了苯加氢N CG 系列镍催化剂和新型铂系苯加氢催化剂的性能,并在工业使用中进一步进行对比,最后给出工业应用的综合评价和提高环己烷质量的有效方法。
关键词:比较;性能;苯加氢催化剂;镍系;铂系中图分类号:T Q 426.8 文献标识码:A 文章编号:1008-0511(2007)06-0042-04生产己内酰胺的主要原料之一)))环己烷,除了从粗汽油中分馏和甲基环戊烷异构制备外,迄今为止主要由苯加氢制备的已达90%左右。
由于己内酰胺用途越来越广,其主要原料环己烷的生产日趋重要。
苯加氢制环己烷是石油化工中重要的催化加氢过程,世界上环己烷产量已大于300万t/a,环己烷主要用于生产己内酰胺和树脂,也可用作溶剂和其它化工原料。
国内主要采用装有催化剂的固定床苯加氢反应器,由于该催化剂具有优良活性和热稳定性及机械强度,在实际生产中取得了良好的效果。
研究发现Pt,Pd,Ni,Ru,Rh,Co 等少数几种金属,对苯加氢反应具有良好的催化活性。
目前工业上广泛应用的苯加氢反应催化剂,主要分为镍系和铂系两大类[1~3]。
镍系苯加氢催化剂主要有Ni/Al 2O 3、Ni/SiO 2和骨架镍系等工业产品;其中N i/Al 2O 3和Ni/SiO 2苯加氢催化剂应用较为广泛。
在生产实践中发现:镍系苯加氢催化剂苯加氢活性好,价格便宜,但该体系催化剂有一些缺点,如耐硫性能差,耐热性差,一般工业使用温度120~180e ,液苯空速低(0.1~ 1.0h -1,一般为0.2~0.8h -1),工业使用寿命短,一般为一年到两年,只能副产低压蒸汽。
PtPdNi三元金属纳米催化剂的合成及其催化苯甲醛、苯乙烯加氢性能研究
摘要金属催化剂广泛应用于多相催化领域，如催化氧化、催化加氢及电催化等，催化剂种类已逐步从一元发展至多元金属催化剂。
如何提高多元金属催化剂的催化性能（活性、选择性及稳定性）及贵金属利用率已成为关键问题。
本论文构筑了PtPdNi三元金属纳米催化剂，利用相关物种间的协同作用及金属与载体的相互作用提高其贵金属利用率及催化加氢性能。
本文主要研究结果如下：(1) 以铂(Pt)、钯(Pd)和镍(Ni)金属为活性中心，分别负载于八面沸石分子筛(FAU)、多壁碳纳米管(CNTs)和炭黑(BP-2000, C)上，合成一系列从一元至三元及不同Pt、Pd负载量的金属负载型催化剂，以苯甲醛和苯乙烯的催化加氢为模型反应，研究催化剂的催化加氢性能差异及其原因。
采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、高分辨透射电镜(HRTEM)、高角度环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)、X 射线能谱元素面扫及线扫(EDS-mapping及EDS line-scanning)、高灵敏低能离子散射(HS-LEIS)和H2程序升温还原(H2-TPR)等表征手段对催化剂的纳米结构等性质进行表征。
(2) Pt-Pd合金团簇可促进苯甲醛催化加氢。
在温和反应条件下(25 °C及1 MPa H2)，1.5%Pt-1.5%Pd/Ni/FAU催化剂催化苯甲醛加氢的转化频率(Turnover Frequency, TOF=7801.8 h-1)为3%Pd/Ni/FAU的6.7倍、3%Pt/Ni/FAU催化剂的23倍，BP-2000为载体时，1.5%Pt-1.5%Pd/Ni三元负载型催化剂催化苯甲醛加氢性能优于3%Pt/Ni、3%Pd/Ni二元负载型催化剂。
催化剂结构表征证实原因是1.5%Pt-1.5%Pd/Ni三元金属催化剂中存在Pt-Pd合金团簇，Pt和Pd之间的协同作用提升了催化剂催化苯甲醛加氢性能。
而贵金属负载量为1%及0.1%的Pt-Pd/Ni催化剂中未形成较好的Pt-Pd合金团簇结构，Pt与Pd相互作用较弱，使其催化剂活性介于PtNi和PdNi二元金属催化剂之间。
镍基催化剂的苯加氢性能研究的开题报告
镍基催化剂的苯加氢性能研究的开题报告一、研究背景与意义苯加氢是一个重要的有机化学反应，广泛应用于医药、香料和化工等领域。
目前苯加氢的催化剂主要有三种：贵金属催化剂、铁基催化剂和镍基催化剂。
贵金属催化剂催化效率高，但成本昂贵，难以大规模应用；铁基催化剂催化效率较低，而镍基催化剂具有催化活性高、稳定性好、成本低等优点，成为一种重要的苯加氢催化剂。
本研究旨在探究镍基催化剂的苯加氢性能，分析其优缺点，并寻找改进其性能的途径。
二、研究目标和内容本研究的主要目标是探究镍基催化剂在苯加氢反应中的催化效果和性能特征，包括活性、选择性、稳定性等，同时分析其优缺点。
具体内容包括：1. 选取合适的镍基催化剂；2. 构建苯加氢反应实验体系，改变反应条件，探究反应对催化剂性能的影响；3. 分析镍基催化剂在苯加氢反应中的活性、选择性及稳定性，比较其与贵金属催化剂和铁基催化剂的效果；4. 建立镍基催化剂苯加氢反应的动力学模型，定量评价其催化机理；5. 探究可以改进镍基催化剂苯加氢性能的方法。
三、研究方法和步骤1. 镍基催化剂的制备和表征：采用物理和化学方法制备和表征镍基催化剂，如XRD、TEM、EDS等。
2. 苯加氢反应实验：根据文献和实验条件，选择合适的实验条件，设计苯加氢反应实验，记录反应数据，如反应产率、选择性等。
3. 催化剂性能分析：根据实验结果，分析镍基催化剂在苯加氢反应中的活性、选择性、稳定性，并比较其与贵金属催化剂和铁基催化剂的效果。
4. 动力学模型建立：根据实验数据，建立镍基催化剂苯加氢反应的动力学模型，并分析反应机理。
5. 性能改进研究：根据研究结果和文献资料，探究可以改进镍基催化剂苯加氢性能的方法。
四、论文结构本研究论文主要分为以下部分：1. 绪论：介绍苯加氢反应和三种催化剂的优缺点，阐述本研究目标、意义和研究框架。
2. 实验方法：详细介绍镍基催化剂的制备和表征方法、苯加氢反应实验方法和数据记录方法。
3. 结果与分析：详细介绍实验结果，分析镍基催化剂在苯加氢反应中的活性、选择性、稳定性，并比较其与贵金属催化剂和铁基催化剂的效果，建立反应动力学模型。
镍基催化剂载体对催化苯加氢反应性能的影响
定床 反应 器 中采用 载 体铝 镍生 产 环 己烷 以来 ， 内 国
外学 者 对 苯 完 全 加 氢催 化 剂 进 行 了大 量 的研 究， 主要集 中在 由单 金 属 催 化 剂 到 双 金 属 催 化 剂 ， 由 晶态到 非 晶态催 化剂 ， 由非 负载 到负 载 型催化 剂
苯 ， ，压 力 ４ ＭＰ ， Ｈ ａ 以一 定 的 速 率 升 温 至 １０ ｏ ， ４ （ ＝
开 始 计 时 ， 隔 ５ ｍｉ 每 ｎ取 样 ， 应 温 度 制 在 反 控 １ ０ｑ ４ Ｃ～１ ０ｃ ９ ｃ。气 相 色 谱 分析 产 物 组 成 ， Ｃ Ｔ Ｄ检 测 。催化 剂 活性 以苯 转 化率 来表 示 。
镍 基 催 化 剂 载 体 对 催 化 苯 加 氢 反 应 性 能 的 影 响
刘 若 雨 ， 海 涛 ， 荣 吉 张 廉 奉 赵 马 ，
（ ． 阳 师 范 学 院 化 学 与 制 药 工程 学 院 ， 南 南 阳 ４ ３ ６ ； ． 连 心 化 肥 有 限公 司 ， 南 新 乡 ４ ３ ３ １南 河 ７ ０ １２ 心 河 ５７ １ ３ 尉 氏 第三 高级 中学 ， 南 开 封 ４ ５ ０ ． 河 ７０ ）
１ ３ 催 化 剂 表 征 ．
负载 型 催 化 剂 的载 体 通 常 具 有 较 大 的 比表 面 积 和特 定 的 孔 结 构 ， 为 催 化 反 应 提 供 合 适 的 场 能
所 ， 一步 提高 催化 剂 的活性 和选择 性 。此 外还 能 进
降 低 活 性 金 属 组 分 的 用 量 ， 而 能 降 低 催 化 剂 的 生 因
互 作 用 的 Ｓ ， 载 体 ， 化 剂 具 有 最 好 的 加 氢 活性 。 ｉ 作 Ｏ 催
铂族金属催化剂在制氢中的作用研究
铂族金属催化剂在制氢中的作用研究近年来，氢能作为一种清洁、可持续的能源备受关注。
在制氢过程中，催化剂的使用对于提高氢气产率、降低能量消耗、缩短反应时间等方面起到了重要的作用。
铂族金属催化剂是制氢领域中最为常用的催化剂，本文将主要探讨铂族金属催化剂在制氢中的作用研究。
一、铂族金属催化剂的种类及作用机理铂族金属是指周期表中钯、铂、钌、铑、鎦、铱等六个元素，具有高的催化活性和选择性，因此被广泛应用于制氢中。
其中钯和铂的使用最为广泛，它们的催化机理主要包括以下几种：1.催化剂表面氢分子的吸附和解离，促进氢气的产生；2.催化剂对反应物的吸附和活化，提高反应的速率和选择性；3.催化剂表面的氢原子参与反应，并被传递到反应物分子上，促进反应的进行。
二、铂族金属催化剂在不同制氢反应中的应用1.合成氨制氢在氨的工业生产过程中，通过催化剂加压使氢气与空气中的氮与反应生成氨气。
钯、铂等铂族金属催化剂作为“氢化菌”，可以大大提高反应的效率，缩短反应时间，而且运行稳定可靠。
2.甲醇重整制氢甲醇重整是将甲醇转化为氢气的一种方法，催化剂的选择直接关系到反应效率和质量。
钯、铂等铂族金属催化剂以其高的氢催化活性和选择性，成为甲醇重整反应最为理想的催化剂。
3.水蒸气重整制氢水蒸气重整是制氢的一种主要方法，其过程分为水蒸气重整与二氧化碳重整两种，而铂族金属催化剂主要用于前者。
在高温下，钯、铂等铂族金属催化剂可以促进水蒸气的裂解和二氧化碳的还原，从而产生大量氢气。
三、铂族金属催化剂的发展趋势和前景随着制氢技术的不断发展，对铂族金属催化剂的性能和稳定性要求也越来越高。
当前，研究人员开始探索其他非铂族金属催化剂的应用，如镍、钴等，这些催化剂与铂族金属催化剂相比优势在于价格低廉，可谓是铂族金属催化剂的替代品。
总体来说，铂族金属催化剂在制氢领域中具有重要的地位，其高效性、可靠性和稳定性受到了广泛关注。
随着制氢技术的不断进步与创新，铂族金属催化剂的研究和应用也将得到进一步的优化和提高。
炼油厂采用的主流石油加工工艺——催化加氢工艺详解
3、反应空速
空速的大小反映了反应器的处理能力和反应时间。空速越大，装置的 处理能力越大，但原料与催化剂的接触时间则越短，相应的反应时间 也就越短。因此，空速的大小最终影响原料的转化率和反应的深度。
1、加氢处理催化剂 加氢处理催化剂中常用的加氢活性组分有铂、钯、镍等金属和钨、钼、 镍、钴的混合硫化物，它们对各类反应的活性顺序为： 加氢饱和 Pt，Pb﹥Ni﹥W-Ni﹥Mo-Ni﹥Mo-Co﹥W-Co 加氢脱硫 Mo-Co﹥Mo-Ni﹥W-Ni﹥W-Co 加氢脱氮 W-Ni﹥Mo-Ni﹥Mo-Co﹥W-Co 加氢活性主要取决于金属的种类、含量、化合物状态及在载体表面的 分散度等。 活性氧化铝是加氢处理催化剂常用的载体。
目前炼油厂采用的加氢过程主要分为两类：一类是加氢处理，一 类是加氢裂化。
用这种技术的目的在于脱除油品中的硫、氮、氧及金属等杂质， 同时还使烯烃、二烯烃、芳烃和稠环芳烃选择加氢饱和，从而改善原 料的品质和产品的使用性能。此外，加氢裂化的目的在于将大分子裂 化为小分子以提高轻质油收率，同时还除去一些杂志。其特点是轻质 油收率高，产品饱和度高，杂质含量少。 作用机理 吸附在催化剂上的氢分子生成活泼的氢原子与被催化剂削弱了键的 烯、炔加成。烯烃在铂、钯或镍等金属催化剂的存在下，可以与氢加 成而生成烷烃。加氢过程可分为两大类：
4、催化剂再生 国内加氢装置一般采用催化剂器内再生方式，有蒸汽-空气烧焦法和 氮气-空气烧焦法两种。 再生过程包括以下两个阶段： ①再生前的预处理 在反应器烧焦之前，需先进行催化剂脱油与加热炉清焦。 ②烧焦再生 通过逐步提高烧焦温度和降低氧浓度，并控制烧焦过程分三个阶段完 成。
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确保反应物中的苯完全反应 。
图 2 铂系苯加氢工业装置的工艺流程示意图
3. 2 铂系苯加氢催化剂工业反应条件 反应器入口温度为 180～200 ℃,反应压力
3. 1 M Pa ,液苯空速 1. 6～1. 7 h - 1 , n( H2 ) ∶n(苯) ≥3. 8 ,反应热点温度 360～380 ℃。 3. 3 铂系苯加氢催化剂反应特点
由 3. 2 及表 1 可见 ,铂系苯加氢催化剂活性 高 ,反应温度和压力较高 ,其液苯空速较大 ,产物 中环己烷选择性较高 ,特别是主要副产物甲基环 戊烷质量分数为 50 ×10 - 6 以下 ,其余杂质均检不 出 ,这对高要求的环己烷产品特别有利 ,且在己内 酰胺生产中不需精制 ,直接进入后工序 。
NC G 镍系苯加氢催化剂[2] (安格公司催化剂 厂 (原南化集团公司催化剂厂) 最早研制的镍系苯 加氢催化剂) 和新型铂系苯加氢催化剂的工业产 品质量数据见表 1 。
表 1 NCG 镍系和新铂系苯加氢催化剂催化反应产物产品质量数据1)
催化剂 NCG 型镍
转化率/ %
100 100
w (环己烷) / %
生产技术
化工科技 ,2007 ,15 (6) :42～45 SCIENCE & TEC HNOL O GY IN C H EMICAL INDU STR Y
铂系与镍系苯加氢催化剂催化性能对比
吴永忠1 ,张英辉2
(1. 南京化工职业技术学院 应化系 ,江苏 南京 210048 ;2. 中国石油 吉林吉化建修有限公司 ,吉林 吉林 132021)
800
新型铂
100
100
100. 00 100. 00
0. 004 8 0. 004 5
< 10 ×10 - 6
< 200 < 200
1) 仪器检测限为 10 ×10 - 6 。
由 2. 2 及表 1 可见 ,镍系苯加氢催化剂活性 高 ,反应温度和压力较低 ,但其液苯空速较小 ,产 物中环己烷选择性不高 ,特别是主要副产物甲基 环戊烷质量分数约为 (180～350) ×10 - 6 ,其余杂 质质量分数为 (200～550) ×10 - 6 ,两者质量分数 之和达 (400～1 000) ×10 - 6 。
图 3 铂系苯加氢催化剂催化反应产物谱图
图 4 镍系苯加氢催化剂催化反应产物谱图
从图 3 、图 4 可以看出 :对镍系苯加氢催化剂 来说 ,其催化反应副反应较多 ,其量也较多 ;对铂 系苯加氢催化剂来说 ,不仅催化活性高 ,看不到苯 (约 28 min) 的存在 ,而且主要为主产物环己烷 (约 7 min) ,副反应产物种类少 ,其量也较少 。 4. 2 在工业生产中的性能对比
铂系苯加氢催化剂较镍系苯加氢催化剂有许 多优点 :高活性 、高选择性 ,液苯空速大 (1. 0～2. 0 h - 1 ) ,工业操作温度可高达 200～400 ℃,可副产 中压蒸汽 ,工业使用寿命长 ,且催化剂耐硫性能 好 ,中毒后易再生 ,耐热性能好 。 4. 5 苯加氢生产发展趋势
近年来 ,环己烷需求越来越大 ,其催化剂主要 有铂催化剂 (一般为大装置) 和镍催化剂 (一般为 小型装置) ,其产能越来越大 。随着国内大型己内 酰胺的不断上马和扩建 ,国内需求高质量的环己 烷越来越大 。为了满足其快速增长 ,一些使用镍 催化剂的厂家正在设法提高其质量 ,特别是降低 甲基环戊烷的含量 ,要达到铂催化剂的水平 ,对使 用镍催化剂的生产工厂来说 ,是相当困难的 。对 于大型厂来说 ,对现有镍系苯加氢装置进行改造 , 使其适应铂系苯加氢装置的要求 ,从而提高环己 烷产品的质量 ,满足下游产品的需求 。
镍系苯加氢与铂系苯加氢催化剂 ,国外市场 各占约一半 ,国内目前仍以镍系为主 。今后发展 趋势仍为两个系列并存的格局 ,但从工业生产装 置大型化 ,高产能 、长寿命 、抗毒性等角度考虑 ,使 用铂系苯加氢催化剂具有比较明显的优势 。
笔者在研制铂系苯加氢催化剂时 ,发现铂催 化剂与镍催化剂的反应条件与催化性能均存在较 大的差异 。为了更好的使用好这两种催化剂 ,有 必要对这 2 种催化剂进行详细的比较 。
99. 90 99. 90
w (甲基环戊烷) / %
0. 0320 0. 0304
w (其0 - 6
1000 1000
NCG26 型镍
100 100
99. 94
0. 018 7
0. 020 9
600
99. 92
0. 018 7
0. 022 9
2 镍系苯加氢催化剂
2. 1 镍系苯加氢催化剂工业装置工艺流程简介 参考燕 山 石 化 有 限 公 司 聚 华 公 司 苯 加 氢 装
置 ,其镍系苯加氢催化剂工艺流程见图 1[1] 。苯 与氢气在蒸发器内混合加热后进入装有催化剂的 加氢反应器 ,反应后的气体与进入蒸发器前的氢 气进行换热 ,再经二级冷凝后 ,成品环己烷流入计 量罐 ,分析合格后打入成品罐 ,含氢尾气则与新鲜
摘 要 :在实验室中对比了苯加氢 NC G 系列镍催化剂和新型铂系苯加氢催化剂的性能 ,并在工业 使用中进一步进行对比 ,最后给出工业应用的综合评价和提高环己烷质量的有效方法 。
关键词 :比较 ;性能 ;苯加氢催化剂 ;镍系 ;铂系 中图分类号 : TQ 426. 8 文献标识码 : A 文章编号 : 100820511 (2007) 0620042204
国内苯加氢制环己烷的生产工艺 ,除岳阳鹰 山石化总厂己内酰胺装置引进法国 IFP 液相苯 加氢工艺外 ,其余均为固定床气相苯加氢工艺。 国内大多数苯加氢装置使用 Ni 系苯加氢催化剂 , 仅有南京东方化工有限公司的引进装置使用 Pt 系苯加氢催化剂 。国内外苯加氢催化剂研究主要 集中在 Ni 系和贵金属系如 Pt 、Pd , Rh , Ir 等催化 剂 ,工业上贵金属以铂系苯加氢催化剂为主 。
收稿日期 :2007208209 作者简介 :吴永忠 (19662) ,男 ,江苏兴化人 ,南京化工职业 技术学院高级工程师 ,从事科研与教学工作 。
200～400 ℃,可副产中压蒸汽 (1. 0 M Pa) ,液苯空 速可达 1. 0～2. 0 h - 1 ,工业使用寿命大于 5 年 。 Pt/ Al2 O3 催化剂应用于大型己内酰胺厂苯加氢 工艺具有较大优势 ,如南京东方化工有限公司引 进荷兰 DSM Stamicaro n 公司技术建成的 50 kt/ a 己内酰胺生产装置中就采用 Pt 系苯加氢工艺 。
由工业产品数据表 1 可知 ,NC G 镍系苯加氢 催化剂和新型铂系苯加氢催化剂在工业使用中的 活性很高 ,都可以达到全部转化 。对比产品中杂
质可以看出 :铂系催化剂的选择性高 ,副反应少 , 副产物基本为甲基环戊烷 ,其质量分数一般小于 50 ×10 - 6 ; NC G 和 NC G26 型镍系催化剂副反应 多 ,产品中的杂质甲基环戊烷质量分数一般小于 350 ×10 - 6 和 200 ×10 - 6 ,并且杂质中除了甲基环 戊烷 ,还有甲基环己烷和正己烷等 ,NC G 型催化 剂中 这 些 杂 质 总 质 量 分 数 超 过 500 ×10 - 6 ; 在 NC G26 型催化剂的产品中这些杂质总质量分数 超过 200 ×10 - 6 ,这与实验室结果相一致 。 4. 3 两种催化剂的优缺点
3 铂系苯加氢催化剂
3. 1 铂系苯加氢催化剂工业装置简介 铂系苯加氢催化剂装置参考南化公司磷肥厂
苯加氢装置 ,见图 2[3] 。氢和苯经混合加热后进 入主反应器进行加氢反应 ,反应后的产品及残留 的氢苯混合气经过氧化锌脱硫和后反应器进入后 处理阶段 。其中 ,主反应器与后反应器填装的都 是同一种铂系苯加氢催化剂 ,后反应主要作用是
1 加氢催化反应及其催化剂
苯加氢制环己烷反应是一强放热反应 ,其主 要化学反应式如下 。
主反应 :
C6 H6 + 3 H2 主要副反应 :
C6 H12 + 215. 7 kJ / mol (1)
C6 H6 + 3 H2
C5 H9 C H3 + 16. 58 kJ / mol
(2)
C6 H6 + 3 H2 3C + 3C H4 + 315. 9 kJ / mol
生产己内酰胺的主要原料之一 ———环己烷 , 除了从粗汽油中分馏和甲基环戊烷异构制备外 , 迄今为止主要由苯加氢制备的已达 90 %左右 。 由于己内酰胺用途越来越广 ,其主要原料环己烷 的生产日趋重要 。苯加氢制环己烷是石油化工中 重要的催化加氢过程 ,世界上环己烷产量已大于 300 万 t/ a ,环己烷主要用于生产己内酰胺和树 脂 ,也可用作溶剂和其它化工原料 。国内主要采 用装有催化剂的固定床苯加氢反应器 ,由于该催 化剂具有优良活性和热稳定性及机械强度 ,在实 际生产中取得了良好的效果 。
(3) 反应式 (1) 为主反应 ,生成目的产物环己烷 ; 反应式 (2) 为主要副反应 ,生成甲基环戊烷 ,影响 目的产物环己烷的纯度 ;反应式 (3) 则会造成催化
第6期
吴永忠 ,等. 铂系与镍系苯加氢催化剂催化性能对比
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剂表面积碳 ,影响催化剂活性及强度 。因此工业 上要求催化剂应具有优良的苯加氢活性和环己烷 选择性 ,并具有良好的耐热性能和强度 。
研究发现 Pt ,Pd ,Ni , Ru , Rh ,Co 等少数几种 金属 ,对苯加氢反应具有良好的催化活性 。目前 工业上广泛应用的苯加氢反应催化剂 ,主要分为 镍系和铂系两大类[1～3] 。镍系苯加氢催化剂主要 有 Ni/ Al2 O3 、Ni/ SiO2 和骨架镍系等工业产品 ; 其中 Ni/ Al2 O3 和 Ni/ SiO2 苯加氢催化剂应用较 为广泛 。在生产实践中发现 :镍系苯加氢催化剂 苯加氢活性好 ,价格便宜 ,但该体系催化剂有一些 缺点 ,如耐硫性能差 ,耐热性差 ,一般工业使用温 度 120～180 ℃,液苯空速低 (0. 1～1. 0 h - 1 ,一般 为 0. 2～0. 8 h - 1 ) ,工业使用寿命短 ,一般为一年 到两年 ,只能副产低压蒸汽 。目前我国镍系苯加 氢催化剂主要用于中小型生产装置 ; Pt 系苯加氢 催化剂较 Ni 系催化剂有许多优点 :耐硫性能好 , 中毒后易再生 ,耐热性能好 ,工业操作温度可达