工业催化的优秀课件
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▪ 本章的主要内容 主要介绍目前应用最广的多相催化剂的传统制法，主要有 沉淀法、浸渍法、混合法、离子交换法和热熔融法等，还 有催化剂制造的各种新方法。
2.1 沉淀法 本节主要介绍内容：沉淀法类型及基本操作要点（沉淀操
作实践）；沉淀操作的原理（理论基础）和技术要点；沉 淀法制备催化剂的实例。 沉淀法是以沉淀操作为关键步骤，主要用于制备高含量 的非贵金属、金属氧化物和金属盐催化剂或载体。其基本 流程为：
二、催化剂在各工业过程中的重要作用 ▪ 合成氨及合成甲醇工业 ▪ 石油炼制及合成燃料工业 ▪ 无机化学工业 ▪ 基本有机合成工业 ▪ 三大合成工业
合成树脂与塑料、合成橡胶及合成纤维三大合成材料是石 油化工的最重要的三大下游产品，有广泛的用途和巨大的 经济价值。 ▪ 精细化工及专用化学品工业 ▪ 环境化学工业
1.2 催化剂若干术语和基本概念 本节介绍的内容：催化剂的定义、特性、类型、组成；各 种催化剂功能特点比较；新催化剂展望。
一、 催化剂定义、特性、类型、组成 ▪ 催化剂和催化作用：催化剂能加速化学反应而本身不被消
耗的物质。催化作用是一种化学作用，是靠少量催化剂来 加速化学反应的现象。 ▪ 催化剂的基本特性：加快反应速度，但只能加速热力学上 可能进行的化学反应；不能改变化学平衡的位置，故对正 反应有效的催化剂对逆反应也有效；对反应有选择性； ▪ 催化剂的分类：目前工业上用的催化剂有2000多种，有 不同的分类方法，按工艺与工程特点分为多相固体催化剂、 均相配合物催化剂和酶催化剂三类。
以上两种方法的缺点：所得沉淀粒度大小和组分分布不均 匀。因为在加料过程中沉淀先后形成，不可避免的存在时 间差和空间差；反应时间、PH值、温度、浓度也会有差 异。以下两种方法在可以不同程度上克服这些缺点。
▪ 均匀沉淀法：先将待沉淀的溶液与沉淀剂母体充分混合为 十分均匀的体系，再改变条件，如调节温度和时间，逐渐 提高 PH，体系中逐渐生成沉淀剂，沉淀缓慢进行，制得 颗盐粒溶均液匀中、加比入较尿纯素净溶的化沉混淀匀物，。再如加热Al(到O9H0)~3的10制0℃备，。此在时铝 溶液中各处的尿素同时水解，释放出OH-，其反应为：
工业催化的
绪论
一、催化剂工程的研究内容—关于催化剂的工程问题 ▪ 催化剂的制造生产； ▪ 催化剂的评价测试； ▪ 催化剂的设计开发； ▪ 催化剂的操作使用 二、催化剂工程与其它学科的关系
催化剂工程立足于多学科的交界面上。如经典的催化科 学和化学动力学、化学反应工程（主要研究工业反应 器）、计算机应用化学和表面物理化学等。
▪ 催化剂的组成
1）多相固体催化剂：以固-气反应为多，由金属及其氧化 物、硫化物、复合氧化物、固体酸碱盐等构成，以无机物 为基本材质，根据它们的作用不同分为主催化剂、助催化 剂、载体等。
主催化剂
多 助催化剂 相 催 化 载体 剂
稳定剂、 抑制剂
作用
催化作用
提高主催化剂的活性、选择性、耐热性、抗 毒性、机械强度和寿命等。又分结构、电子和晶格 缺陷助催化剂，见表1-15和1-16
提高表面积、耐热性、机械强度，含量大于助催化 剂，是活性组分的分散剂、粘合剂和支载物，见表 1-17
稳定剂与载体相似，抑制剂与助催化剂的作用相反， 见表1-18
2）均相配合物催化剂 3）生物催化剂 二、各类催化剂功能特点比较 ▪ 多相固体催化剂：应用广；易与反应系统分离；催化过
程易于控制，产品质量高；催化机理复杂。 ▪ 均相配合物催化剂: 催化机理易于研究和表征；活性大
于多相催化剂；与反应混合物分离困难；昂贵，中心离子 多为贵金属；热稳定性较差，以致限制反应温度的提高， 转化率低而催化剂耗损大；对金属反应器腐蚀严重。 ▪ 生物催化剂：高效性（用量少，活性高）、高选择性 （底物专一性，即每一种酶只能催化已知或一族特定底物 的反应；反应专一性，即只能催化某种特定的反应）、反 应条件温和（常温、常压和接近中性的PH下进行）、自 动调节活性（酶的活力受到多方面因素的控制，通过自动 调节酶的活性和酶量，以满足生命过程的各种需要）。
沉淀剂
wenku.baidu.com
待沉淀离子
沉淀
洗涤、干燥、焙烧、研磨、成型、活化
沉淀法基本流程
催化剂
一、 沉淀法类型及其操作要点
有单组分沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法和超均匀沉淀法
▪ 单组分沉淀法：沉淀剂与一种待沉淀溶液作用制备一组分 沉淀物。如氧化铝载体的制备反应如下：
Al3+ + OH-→ Al2O3•nH2O↓ AlO2- + H3O+ → Al2O3•nH2O↓ ▪ 共沉淀法：两个以上的组分同时沉淀。如低压合成甲醇用 的淀三离组子分的催硝化酸剂盐混Cu合O液-Z与nON-aA2lC2OO33的并制流备加：入将沉这淀三槽种，待在沉强 烈搅拌下，在恒定的温度和近中性的条件下，形成三组分 沉淀。再经过后续处理得三组分催化剂。
第一章 工业催化剂概述
1.1 催化剂在国计民生中的作用 本节先概括催化剂的主要作用，然后以典型的工业过程
为例加以说明 一、 催化剂—化学工业的基石 ▪ 催化剂是化学反应的重要媒介物，是开发许多化工产品
生产的关键。与能源、材料和信息相关的产业，是当代社 会最大和最基本的三大支柱产业。而石油化学工业与其中 的材料和能源关系密切，与国家的综合国力和人民的生活 水平的高低关系甚大。 ▪ 催化剂应用的广泛性 ▪ 应用催化剂具有很大的直接/间接经济效益和社会效益 总之，没有催化剂，就没有近代的化学工业，催化剂是化学 工业的基石。
三、新型催化剂展望 ▪ 酶的模拟与人工合成 ▪ 均相催化剂的负载化
思考题 1. 按工艺与工程特点将催化剂分为哪几类；比较各类催化
剂的性能特点； 2. 固体催化剂的主要成分及其作用； 3. 新型催化剂的发展方向。
第二章 工业催化剂的制造方法
▪ 催化剂制造方法的意义 催化剂与所有化工产品一样，要研究其制备、性质和应用； 但在组成和物理结构上不同于纯化学品。工业催化剂的性 能主要取决于化学组成和物理结构，即使组成相同，但若 制法不同，催化剂结构性能可能会有很大差异，如苯选择 加氢制备环己烷的Ni/SiO2，以超均匀沉淀法制备，可以 使反应的选择性和活性比用其它方法制得的更高。可见， 催化剂的仿制并不容易，这正是催化剂发明的关键所在。 可以说，催化剂制造技术的发明与创新→ 催化剂的发明 与创新 → 化工产品的发明与创新。
2.1 沉淀法 本节主要介绍内容：沉淀法类型及基本操作要点（沉淀操
作实践）；沉淀操作的原理（理论基础）和技术要点；沉 淀法制备催化剂的实例。 沉淀法是以沉淀操作为关键步骤，主要用于制备高含量 的非贵金属、金属氧化物和金属盐催化剂或载体。其基本 流程为：
二、催化剂在各工业过程中的重要作用 ▪ 合成氨及合成甲醇工业 ▪ 石油炼制及合成燃料工业 ▪ 无机化学工业 ▪ 基本有机合成工业 ▪ 三大合成工业
合成树脂与塑料、合成橡胶及合成纤维三大合成材料是石 油化工的最重要的三大下游产品，有广泛的用途和巨大的 经济价值。 ▪ 精细化工及专用化学品工业 ▪ 环境化学工业
1.2 催化剂若干术语和基本概念 本节介绍的内容：催化剂的定义、特性、类型、组成；各 种催化剂功能特点比较；新催化剂展望。
一、 催化剂定义、特性、类型、组成 ▪ 催化剂和催化作用：催化剂能加速化学反应而本身不被消
耗的物质。催化作用是一种化学作用，是靠少量催化剂来 加速化学反应的现象。 ▪ 催化剂的基本特性：加快反应速度，但只能加速热力学上 可能进行的化学反应；不能改变化学平衡的位置，故对正 反应有效的催化剂对逆反应也有效；对反应有选择性； ▪ 催化剂的分类：目前工业上用的催化剂有2000多种，有 不同的分类方法，按工艺与工程特点分为多相固体催化剂、 均相配合物催化剂和酶催化剂三类。
以上两种方法的缺点：所得沉淀粒度大小和组分分布不均 匀。因为在加料过程中沉淀先后形成，不可避免的存在时 间差和空间差；反应时间、PH值、温度、浓度也会有差 异。以下两种方法在可以不同程度上克服这些缺点。
▪ 均匀沉淀法：先将待沉淀的溶液与沉淀剂母体充分混合为 十分均匀的体系，再改变条件，如调节温度和时间，逐渐 提高 PH，体系中逐渐生成沉淀剂，沉淀缓慢进行，制得 颗盐粒溶均液匀中、加比入较尿纯素净溶的化沉混淀匀物，。再如加热Al(到O9H0)~3的10制0℃备，。此在时铝 溶液中各处的尿素同时水解，释放出OH-，其反应为：
工业催化的
绪论
一、催化剂工程的研究内容—关于催化剂的工程问题 ▪ 催化剂的制造生产； ▪ 催化剂的评价测试； ▪ 催化剂的设计开发； ▪ 催化剂的操作使用 二、催化剂工程与其它学科的关系
催化剂工程立足于多学科的交界面上。如经典的催化科 学和化学动力学、化学反应工程（主要研究工业反应 器）、计算机应用化学和表面物理化学等。
▪ 催化剂的组成
1）多相固体催化剂：以固-气反应为多，由金属及其氧化 物、硫化物、复合氧化物、固体酸碱盐等构成，以无机物 为基本材质，根据它们的作用不同分为主催化剂、助催化 剂、载体等。
主催化剂
多 助催化剂 相 催 化 载体 剂
稳定剂、 抑制剂
作用
催化作用
提高主催化剂的活性、选择性、耐热性、抗 毒性、机械强度和寿命等。又分结构、电子和晶格 缺陷助催化剂，见表1-15和1-16
提高表面积、耐热性、机械强度，含量大于助催化 剂，是活性组分的分散剂、粘合剂和支载物，见表 1-17
稳定剂与载体相似，抑制剂与助催化剂的作用相反， 见表1-18
2）均相配合物催化剂 3）生物催化剂 二、各类催化剂功能特点比较 ▪ 多相固体催化剂：应用广；易与反应系统分离；催化过
程易于控制，产品质量高；催化机理复杂。 ▪ 均相配合物催化剂: 催化机理易于研究和表征；活性大
于多相催化剂；与反应混合物分离困难；昂贵，中心离子 多为贵金属；热稳定性较差，以致限制反应温度的提高， 转化率低而催化剂耗损大；对金属反应器腐蚀严重。 ▪ 生物催化剂：高效性（用量少，活性高）、高选择性 （底物专一性，即每一种酶只能催化已知或一族特定底物 的反应；反应专一性，即只能催化某种特定的反应）、反 应条件温和（常温、常压和接近中性的PH下进行）、自 动调节活性（酶的活力受到多方面因素的控制，通过自动 调节酶的活性和酶量，以满足生命过程的各种需要）。
沉淀剂
wenku.baidu.com
待沉淀离子
沉淀
洗涤、干燥、焙烧、研磨、成型、活化
沉淀法基本流程
催化剂
一、 沉淀法类型及其操作要点
有单组分沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法和超均匀沉淀法
▪ 单组分沉淀法：沉淀剂与一种待沉淀溶液作用制备一组分 沉淀物。如氧化铝载体的制备反应如下：
Al3+ + OH-→ Al2O3•nH2O↓ AlO2- + H3O+ → Al2O3•nH2O↓ ▪ 共沉淀法：两个以上的组分同时沉淀。如低压合成甲醇用 的淀三离组子分的催硝化酸剂盐混Cu合O液-Z与nON-aA2lC2OO33的并制流备加：入将沉这淀三槽种，待在沉强 烈搅拌下，在恒定的温度和近中性的条件下，形成三组分 沉淀。再经过后续处理得三组分催化剂。
第一章 工业催化剂概述
1.1 催化剂在国计民生中的作用 本节先概括催化剂的主要作用，然后以典型的工业过程
为例加以说明 一、 催化剂—化学工业的基石 ▪ 催化剂是化学反应的重要媒介物，是开发许多化工产品
生产的关键。与能源、材料和信息相关的产业，是当代社 会最大和最基本的三大支柱产业。而石油化学工业与其中 的材料和能源关系密切，与国家的综合国力和人民的生活 水平的高低关系甚大。 ▪ 催化剂应用的广泛性 ▪ 应用催化剂具有很大的直接/间接经济效益和社会效益 总之，没有催化剂，就没有近代的化学工业，催化剂是化学 工业的基石。
三、新型催化剂展望 ▪ 酶的模拟与人工合成 ▪ 均相催化剂的负载化
思考题 1. 按工艺与工程特点将催化剂分为哪几类；比较各类催化
剂的性能特点； 2. 固体催化剂的主要成分及其作用； 3. 新型催化剂的发展方向。
第二章 工业催化剂的制造方法
▪ 催化剂制造方法的意义 催化剂与所有化工产品一样，要研究其制备、性质和应用； 但在组成和物理结构上不同于纯化学品。工业催化剂的性 能主要取决于化学组成和物理结构，即使组成相同，但若 制法不同，催化剂结构性能可能会有很大差异，如苯选择 加氢制备环己烷的Ni/SiO2，以超均匀沉淀法制备，可以 使反应的选择性和活性比用其它方法制得的更高。可见， 催化剂的仿制并不容易，这正是催化剂发明的关键所在。 可以说，催化剂制造技术的发明与创新→ 催化剂的发明 与创新 → 化工产品的发明与创新。