催化剂的性能及使用.ppt

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1、第3章 催化剂的性能及使用 3.1 催化剂的基本特征 3.2 催化剂的分类 3.3 工业催化剂使用中的有关问题 3.3.1 工业催化剂的使用性能 3.3.2 催化剂的活化 3.3.3 催化剂的失活和再生 3.3.4 运输、贮存和装卸 别 弹 外 携 辈 膝 戎 汪 情 肆 阶 距 斗 摔 敏 英 盘 愉 渣 帐 邯 沟 翰 辕 杜 团 涸 疤 盟 滋 伴 睡 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 据统计，当今90的化学工业中均包含有催化(catalysis)过程，催化 剂( catalyst )在化上生产中占有相当重要的地位，其作用主要体现 在以下几方面。 1

2、.提高反应速率和选择性 2.改进操作条件 3.催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术 4.催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用 借助催化剂从这些自然资源出发生产出数量更多、质量 更好的二次能源； 在清除污染物的诸方法中，催化法是具有巨大潜力的一种。 耗 炳 歪 铁 菜 烷 时 迸 郡 营 疏 喊 灭 扎 弟 淋 今 簿 坠 脸 肯 礁 尔 湃 纪 歌 痰 搜 呆 啮 舞 腥 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 3.1 催化剂的基本特征 催化剂：在一个反应系统中因加入了某种物质而使化学反应速 率明显加快，但该物质在反应前后的数量和化学性质不变。

3、催化剂的作用：能与反应物生成不稳定中间化合物，改变了反 应途径，活化能得以降低。 自催化作用：有些反应所产生的某种产物也会使反应迅速加快 。 负催化剂或阻化剂：能明显降低反应速率的物质。 催化剂的三个基本特征： 催化剂是参与了反应的，但反应终了时，催化剂本身未发生化学性质和 数量的变化； 催化剂只能缩短达到化学平衡的时间(即加速作用)，但不能改变平衡； 催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。 魂 陌 刷 棕 迅 卜 江 傈 揭 萤 缎 牺 辽 杆 咨 佬 扩 障 随 颅 垃 啤 玛 德 保 滴 迂 祖 把 透 弦 擅 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 催 化 剂 的 性 能

4、 及 使 用 3.2 催化剂的分类 催化剂=活性组分+助催化剂+载体 3.2.1 活性组分 按催化反应体系的物相均一性分： 均相催化剂和非均相催化剂(固体催化剂)； 按反应类别分： 加氢、脱氢、氧化、裂化、水合、聚合、烷基化、异构化、芳构化、羰基 化、卤化等众多催化剂； 按反应机理分：氧化还原型催化剂、酸碱催化剂等； 按使用条件下的物态分： 1.固体催化剂：金属催化剂、氧化物催化剂和硫化物催化剂等； 2.液态催化剂：均相络合物催化剂； 以过渡金属如Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、 W、Ag、Pd、Pt、Ru、Rh 等为中心原子，通过共价键或配位键与各种配位体构成络合物，过渡金属 价态的

5、可变性及其与不同性质配位体的结合，给出了多种多样的催化功能 。 阎 懈 个 毁 茬 胜 砧 霓 捡 利 践 蕊 朝 冒 岸 紧 贸 孵 煮 董 驮 镰 喳 压 哀 争 脆 掺 正 鼎 连 秋 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 提高固体催化剂中活性表面的最有效 的办法是采用大比表面积的载体， 优点：以分子态均匀地分布在液相反应体系中，催化效率很高。 在溶液中每个催化剂分子都是具有同等性质的活性单位，因而只能 催化特定反应，故选择性很高。 缺点：催化剂与产物的分离较复杂，价格较昂贵。 3.酸催化剂比碱催化剂应用广泛； 4.工业用生物催化剂：活细胞和游离或固定的

6、酶的总称。 优点：具有能在常温常压下反应、反应速率快、催化作用专一（选择性高） 。 缺点：不耐热、易受某些化学物质及杂菌的破坏而失活，稳定性差、寿命短 、对温度和pH值范围要求苛刻，酶催化剂的价格较昂贵。 3.2.2 助催化剂（促进剂）： 作用：提高活性或改善诸如机械强度、活性组分分散度、抗碳、 抗烧结、抗水合等性能。 3.2.3 载体 特点：大比表面积，应具有足够的机械强度，使催化剂在储存、 运输、装卸和使用中不易破碎或粉化。 癌 漓 存 垃 氢 瘫 愧 把 夹 蛇 泪 袁 对 珐 斡 鳞 树 恭 佩 颊 勃 盯 难 畅 印 群 疮 翱 督 芍 趴 睛 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 催

7、 化 剂 的 性 能 及 使 用 3.3 工业催化剂使用中的有关问题 3.3.1 工业催化剂的使用性能 3.3.2 催化剂的活化 3.3.3 催化剂的失活和再生 3.3.4 运输、贮存和装卸 狸 歧 勤 巳 毯 归 奈 袁 嫉 儿 黄 戊 导 铸 酮 藤 仲 汰 扩 伺 恳 柜 粱 咎 玻 偷 州 脾 扮 燃 殊 速 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 3.3.1 工业催化剂的使用性能 活性：在给定的温度、压力和反应物流量(或空间速度)下，催化 剂使原料转化的能力。 选择性：指反应所消耗的原料中有多少转化为目的产物。 当催化剂的活性与选择性难以两全其美时，

8、若反应原料昂贵或产物分离很困难，宜选用选择性高的催化剂； 若原料价廉易得或产物易分离，则可选用活性高的催化剂。 寿命：其使用期限的长短，寿命的表征是生产单位量产品所消耗 的催化剂量，或在满足生产要求的技术水平上催化剂能使用的 时间长短。 催化剂的寿命受以下几方面性能影响: 化学稳定性：催化剂的化学组成和化合状态在使用条件下发生 变化的难易。 欺 婿 坞 潭 砰 歧 饿 抉 韵 这 疚 删 便 催 门 袜 衍 活 绿 撕 佳 顺 畴 椰 胯 景 稀 龚 淄 姚 衰 萎 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 热稳定性：指催化剂在反应条件下对热破坏的耐受力。 机械稳

9、定性：指固体催化剂在反应条件下的强度是否足够。 耐毒性：指催化制对有毒物质的抵抗力或耐受力。 多数催化剂容易受到一些物质的毒害，中毒后的催化剂活性和 选择性显著降低或完全失去，缩短了它的使用寿命。 不同催化剂的毒物是不同的，常见的毒物有砷、硫、氯的化合 物及铅等重金属。 在有些反应中，特意加入某种物质去毒害催化剂中促进副反应 的活性中心，从而提高了选择性。 除了应研制具有优良性能、长寿命的催化剂外，在生产中必须正 确操作和控制反应参数，防止损害催化剂。 憨 男 哮 子 珐 染 孽 容 陋 哥 瞻 囊 喻 臃 虫 版 酮 稳 白 贱 堡 玻 陪 泄 恕 词 篡 氮 驱 锐 辨 锰 催 化 剂 的

10、 性 能 及 使 用 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 3.3.2 催化剂的活化 每种活化方法均自各自的活化条件和操作要求，应该严格按照 操作规程进行活化，才能保证催化剂发挥良好的作用。 如果活化操作失误，轻则使催化剂性能下降，重则使催化剂报 废，经济损失巨大。 固体催化剂在出售时的 状态一般是较稳定的， 活性的状态 方法 还原、氧化、硫化、 酸化、热处理等 斌 砸 扔 克 限 筐 惺 垢 引 讳 爸 燥 赖 腰 擒 呛 斡 洞 铱 鸟 亏 精 扰 河 痕 糕 危 赐 砖 磁 饲 野 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 3.3.3 催化剂的失活和再生 1.

11、失活的原因： 络合催化剂：主要是超温，大多数配合物在250以上就分解而 失活； 生物催化剂：过热、化学物质和杂菌的污染、pH值失调等均是 失活的原因； 固体催化剂： 超温过热，使催化剂表面发生烧结，晶型转变或物相转变； 原料气中混有毒物杂质，使催化剂中毒； 有污垢覆盖催化剂表面； 有烃类或其他含碳化合物参加的反应往往易析碳，催化剂酸性过强或催化 活性较低时析碳严重，发生积碳或结焦，覆盖催化剂活性中心，导致失活 。 2.失活类型：催化剂中毒有暂时性和永久性两种情况。 暂时性中毒是可逆的，当原料中除去毒物后，催化剂可逐渐恢复活性； 永久性中毒则是不可逆的。 唱 澈 唬 恳 蒙 姜 鸽 涪 纸 厅

12、馏 逆 类 归 斧 饵 渤 毖 件 垢 惯 咐 耍 徊 营 疗 挑 统 橇 役 腺 济 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 3.采取措施： 严格控制操作条件，采用结构合理的反应器； 使反应温度在催化剂最佳使用温度范围内合理地分布，防止超温； 反应原料中的毒物杂质应该预先加以脱除，使毒物含量低于催化剂耐受值 以下； 在有析碳反应的体系中，应采用有利于防止析碳的反应条件，并选用抗碳 性能高的催化剂。 3.3.4 运输、贮存和装卸 催化剂一般价格较贵，要注意保护。 在运输和贮藏中应防止其受污染和破坏； 固体催化剂在装填于反应器中时，要防止污染和破裂。 装填要均匀，避免出现“架桥”现象，以防止反应工况恶化。 许多催化剂使用后在停工卸出之前，需要进行钝化处理。 尤其是金属催化剂一定要经过低含氧量的气体钝化后，才能暴露于空气， 否则遇空气剧烈氧化自燃，烧坏催化剂和设备。 豺 侨 挡 沈 细 条 惩 撞 窜 浓 蓉 全 洲 眩 资 曰 刨 粥 磁 聪 痉 黍 臃 矮 扒 颓 非 盐 雇 廖 沮 涌 催 化 剂 的 性 能 及 使 用 催 化 剂 的 性 能 及 使 用