1第一章工业催化剂概述
第一章工业催化剂概述
1.催化剂在经济上的地位和作用
2.催化工业的形成和发展
3.催化剂市场
4.若干术语和基本概念
1.催化剂在经济上的地位和作用
A．催化剂是化学工业的基石。据统计，现有90%以上的化工过程是采用催化剂进行生产的。借助于催化剂生产的产品总值在全世界工业生产总值中约占18%，仅低于机械产品的总值。
B．提高社会生产水平(合成氨、合成材料、生物化工)
合成氨：亚洲在世界上的产量最高，其中，中国是第一大生产和消费国；
合成材料：树脂，塑料；合成纤维；合成橡胶；
树脂，塑料；产量最大的通用塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯；热塑性树脂，塑料总产量已与赶超钢铁的产量。
生物化工：酶化工，最古老的化学工业，酿酒、制药，（Only，Cobbut，青霉素）
生物汽油：发酵法生产乙醇，掺入汽油约10％；
生物柴油：大豆油、蓖麻油等掺入柴油中。
C．扩大资源利用范围（C1化工、煤、石油）
C1：含一个碳的小分子；可生产合成燃料（F-T合成）；生产三烯（乙烯，丙烯，丁二烯）；生产三苯（苯、甲苯、二甲苯）；构成化学物质的使用循环。
煤：传统用处，燃料，化工原料（汽化干馏得到，成本高，不纯）；现石油危机，重提化工利用，汽化，液化等。
石油：催化裂化，重要的行业革新；催化重整，开辟制苯途径；60年代，全面取代煤。
燃料添加剂：四乙基铅、甲基叔丁基醚、二甲醚。
D．提取制造重要物质（精细化工）
精细化工产品：批量小，附加值高，技术含量高，针对性强。
催化剂本身是一种精细化工产品；
E．满足社会各方面需要（衣、食、住、行、环保、国防）
2.催化工业的形成和发展
A. 二十世纪以前（萌芽时期）；最早工业化催化剂：硫酸催化剂：NO2
SO2 SO3 Cat：NO2
后1879年用Pt催化剂，现用V2O5-K2SO4/硅藻土
B. 二十世纪初（奠基时期）
1913年：合成氨Fe Cat；
15年：氨氧化制硝酸Pt网Cat；
C. 二十世纪初30～60年代（大发展时期）
36年：催化裂化催化剂：SiO2-Al2O3；
38年：Ficher-Tropsch合成，Fe,Co,Ni催化剂；
49年：催化重整催化剂：Pt-Re/Al2O3；
53年：乙烯聚合催化剂：Ziggler-Natte TiCl4-Al(C2H5)3
60年代：均相络合催化剂；分子筛催化剂。
D. 二十世纪初70年代以后（成熟时期）
78年：甲醇制汽油，甲醇芳构化，ZSM-5分子筛；
甲醇羰基化RhI2(CO)2；
76年：NOx还原，环保贵金属催化剂；
80年代：催化燃烧，环保贵金属催化剂，Pd,Pt,Rh/SiO2。
新型聚烯烃，茂金属催化剂
E. 二十一世纪（催化工业的重点）
生物催化剂；环保催化剂（废气排放及控制）；燃料电池；催化新材料；
绿色生产催化剂等。
3.催化剂市场（课件）
4.若干术语和基本概念
A.催化剂和催化作用
催化剂定义：催化剂是一种能够改变化学反应速度，而它本身又
不参与最终产物的物质。
催化作用定义：催化作用是一种化学作用，是靠用量极少而本身
不被消耗的一种叫做催化剂的外加物质来加速化
学反应的现象。（1976年，I U P A C，I n t e r n a t i o n a l
U n i o n o f P u r e a n d A p p l i e d C h e m i s t r y）
B.催化剂的基本特征
B1.催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应
A B
△F ：较大的正值，找不到催化剂完成反应；较大的负值，可以找到这样的催化剂完成反应。
B2. 催化剂只能改变化学反应速度，而不能改变化学平衡的位置
ΔF = -RTLnKp =－RTLnPb/Pa
温度可改变平衡常数，催化剂在方程式中不体现；
推论：催化剂具有促进正反二个方向的能力；
正向催化剂也可做反向催化剂。
用处：1筛选催化剂从反向开始；
2．研究也可以从反向着手。
B3. 催化剂对反应具有选择性
只对某特定的反应方向有加速作用，意味对其他方向有抑制作用；
通过加速或减慢不同反应方向的反应来改变整个反应过程的反应速度。(P /17)
: b4.
为何有寿
命？
催化剂长期处于高温、高压、高流速冲击（冲刷）
的状态，引起物理、化学上的变化。
单程寿命：完成了一个周期（诱导、稳定、衰退）；
再生： 通过物理或化学的方法使活性恢复（衰退 诱导） 总寿命：所有单程寿命的总和；
一般，寿命越长越好，但并不是短了就不好；
寿命、选择性、活性为工业催化剂的三大指标。
思考题：
为何催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应？
为何催化剂只能改变化学反应速度，而不能改变化学平衡的位置？
为何催化剂具有催化正反二个方向的能力？
为何催化剂也有寿命？
C.催化剂的分类
c1. 根据聚集状态的分类（气态、液态、固态等）；
c2. 根据化学键分类（金属键、共价键、离子键、配位键）；
c3. 按元素周期律分类
（主族：不易被氧化，酸碱催化剂；过渡元素，氧化还原）
c4. 按催化剂组成及其使用功能分类
导体（金属，加氢脱氢）、半导体（氧化物或硫化物，氧化、脱氢）、绝缘体（酸碱作用）
c5. 按工艺与工程特点分类（多相固体催化剂；均相络合催化剂；酶催
化剂）
D.催化剂的化学组成和物理结构
D1. 多相固体催化剂（主催化剂、助催化剂、载体、抑制剂等）反应形式：G-S, L-S, L-L, G-G；
催化剂组成；金属、金属氧化物、硫化物、复合氧化物、
固体酸、固体碱、盐等。
D1-1 主催化剂
起催化作用的根本性物质。若不存在，不能起催化作用；
D1-2 共催化剂
单独存在活性较小，与主催化剂同时起催化作用。（一般量较多）
催化裂化SiO2-Al2O3；脱氢：MoO3-Al2O3；
D1-3 助催化剂
本身无活性，加入量很少；
不同的催化反应用不同的助催化剂，且量不同；
作用：帮助提高主催化剂的活性、选择性；改善耐热性、抗毒性、机械强度等
a 结构性：
提高活性物质的比表面积；防止或延缓烧结；（物理分散，阻隔）
b 电子性：（调变性）
提高活性和选择性，（电子进入活性组份的d轨道，改变电子结构）
c 晶格缺陷：（调变性）
提高活性，(增大晶面原子无序化程度，提高晶格缺陷的浓度)
例：合成氨催化剂
Fe3O4－Al2O3-K2O
更多看表1-16。
D1-4 载体
1. 支撑物；分散剂、黏合剂；本身一般无活性，所占量最大；
2. 作用：表面积；耐热性；机械强度；减少活性组份用量；
有时起助、共催化剂作用
如，重整催化剂，Pt-Re/Al2O3，金属功能（加氢脱氢）和酸功能（载体提供）――双功能催化剂；
3. 特点：有时对活性组份的活性有影响；（强相互作用SMSI，strong metal support interaction）
同一载体，不同产地，或不同制法性质不同；
分类（比表面）：
大（>100）活性炭、硅胶、分子筛；
中（1<, <100）硅藻土、石棉；
小（<1）钢玉、炭化硅、浮石；
表1-17
5. 典型工业催化剂的化学组成（p/27表1-19）
D2均相配位络合物催化剂
80年代开始均相催化大发展；
乙醛制乙酸（Pd络合物）；
甲醇制乙酸（铑络合物）；
烯烃聚合（Ziegler催化剂）；
新型聚合（茂金属催化剂）；
现络合催化已超过全部催化产量的15%
络合催化：催化剂在反应过程中对反应物起络合作用，并使之在配位空间进行催化的过程。
络合催化剂：通式MLn M—中央金属：具有空d轨道的过渡金属Fe、Co、Ni、Ru、Rb、Pd等
由于配体的加入，改变了中央原子的电性质；
L—配位体：能提供一对电子的物体，如离子:Cl-、Br-、I-、CN-、，极性
分子：NH3 、H2O 、C2H4等
n—配位体数目，2、3、4……。
D3 生物催化剂（酶）
生物催化剂，俗称酶，指能加速特殊反应的生物分子；
酶是生物体内一类天然蛋白质，是由碳（~55%）、氢（~7%）、氧（~20%）、氮（~18%）、以及少量硫（~2%）元素和金属离子组成的天然高分子
化合物。酶分子：见课件15
酶是胶体状的、不能透析、在水和缓冲溶液中有不同的溶解度，是一种两性电介质。
蛋白质有单纯蛋白和结合蛋白之分，类似酶也有单纯和结合之分。
蛋白质的结构见下图1-8
酶蛋白单独存在时无活性，必须与辅助因子结合时才有活性。注意：与主、助催化剂的概念不同。
单纯酶：单纯蛋白质组成，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、核糖核酸酶；
结合酶：蛋白质部分（酶蛋白）＋非蛋白质（酶的辅助因子）－全酶；
单独存在时无活性。注意：与主、助催化剂的概念不同。
肽键（CO-NH）：α－氨基酸的氨基与羧酸的羧基缩和；
一级结构：为肽键（CO-NH）：α－氨基酸的氨基与羧基脱水缩和；
二级结构：α－螺旋、B-褶片和氢键，表述柔韧性肽键；
三级结构：二级结构卷曲、折叠构成三维空间构状；
四级结构：三级进一步的组合。
P/31，图1-8
发展；固载化或固定化。
D4. 多相、均相和酶催化的功能特点以及催化活性和活化能
D4. 多相、均相和酶催化的功能特点以及催化活性和活化能
D4-1功能比较
D4-2活化能：k=k0exp(-E/RT) （Arrhenius公式）
反应分子（克服能障）成为活化分子，进而转化为产物分子的能量；
催化活性：降低反应活化能的能力；
催化机理：在催化剂的存在下，改变非催化反应的历程，使反应循着活化能较低的历程进行。
催化和非催化反应历程中的能量变化（要求）见课件16
如，合成氨过程的活化能变化，P/35，图1-9。
功能特点：见课件
化学反应是热力学的函数，只关心起点和终点，与方法和手段，即途径有关；热力学决定了一种化学反应从起点到终点的可能性，较大的正值，不可能；较大的负值，有可能。
催化剂是通过改变反应途径，来加速反应的一种物质，仅是途径或方法上的，无力决定方向上可能性。
6.
催化剂循着活化能较低的反应途径来加速反应；
化学平衡位置由热力学控制，是由温度控制。
7.
在达到化学平衡时，正反二个方向的反应达到动态的平衡，在此时催化剂以相同的比例加速反应；
只能在平衡时才能得出这样的结论，因为，在非平衡时，即使加速也未必能判断同时加速正反二个方向的反应。如，平衡常数为1000，则
正向反应的浓度200，反向的10，或300，方向为15，均可，只
有在平衡时必须浓度的商为1000。因此在非平衡时只要不超过
平衡常数就可。
E.
第二章工业催化剂的制造方法
特点：与一般的化学品不同，化学组成和物理结构十分复杂；
性能主要取决于化学组成和物理结构，由不同的制备方法决定；
催化剂的创新，首先是制备技术和方法的创新或发明；
各种制备方法是某些单元操作的组合（溶解、熔融、沉淀、凝胶、浸渍、离子交换、洗涤、过滤、干燥、焙烧、还原、混合、成型等）
第一节沉淀法
制备固体催化剂的最常用的方法，但比较复杂；
一般过程：金属盐类水溶液＋碱性沉淀剂；
一、沉淀法制备原理
借助于沉淀反应，用沉淀剂（碱类物质）将可溶性的催化剂组分（金属盐类水溶液）转化为难溶化合物，再经分离、洗涤、干燥、焙烧、成型等工序制
得成品催化剂A沉淀法生产流程（见图）
B 沉淀法适用范围（见图）
C 沉淀法分类（见图）
单组份沉淀；多组份沉淀；均匀沉淀；超均匀沉淀；浸渍沉淀；导晶沉淀等
1.单组份沉淀法
2.共沉淀法（多组份共沉淀法）
产生问题，沉淀的先后，不均匀
3.均匀沉淀法针对沉淀先后以及不均匀（颗粒大小不均，即使单组份时也会发生）
特点：事先混合均匀，然后再沉淀，沉淀剂一般在某温度下，发生分解
产生出起沉淀作用的物质。
除尿素外，还可用其他物质，见表2-1，P/41
4.浸渍沉淀法
浸渍＋沉淀
5.导晶沉淀法
引入结晶中心
6.超均匀共沉淀法
针对力度大小，沉淀先后而提出
关键：瞬间完成均匀混合，然后，即发生沉淀反应
二、沉淀操作技术要点
沉淀法过程、步骤多，涉及单元操作多，影响因素复杂，制备的重复性差
（一）金属盐类和沉淀剂的选择
金属盐类：一般首选硝酸盐，原因：绝大多数溶于水；
金、铂、钯、铱不溶于硝酸，可用王水（3硝酸1盐酸） 沉淀剂 ： 常用的沉淀剂是NH3、 NH4OH 、（NH4）2CO3等铵盐。 原因：洗涤、焙烧时易除去；
NaOH 、KOH 一般不用，可能残留，不易洗净，且贵；
选择沉淀剂时的考虑：
（二）沉淀形成的影响因素
A. 浓度
产生沉淀的首要条件：溶液的浓度超过过饱和度；
沉淀物的形成包含二个过程：其一，晶核的生成；其二，晶核的长大；
晶核的生成：沉淀物离子相互碰撞生成沉淀的晶核；在溶液达到过包含后，生成固相的速率大于固相溶解的速率，瞬间产生大量的晶核。
晶核的长大：溶质分子在溶液中扩散到晶核表面，晶核继续长大为晶体。
若生成速率远大于长大速率，离子聚集为大量的晶核，使过饱和迅速下降，易于形成细小的无定型颗粒，或非晶形沉淀；
若长大速率远大于生成速率，即最初形成的晶核不多，离子以晶核为中心，易于凝聚为颗粒较大的晶形沉淀。
过饱和度高，有利于晶核的生成，颗粒度小、细；
过饱和度小，有利于晶核的长大，颗粒度大、粗。
B. 温度
温度影响溶液的过饱和度；
温度上升，过饱和度下降，有利于晶核的长大；
温度下降，过饱和度上升，有利于晶核的生成；
多数沉淀在70～80℃下进行，对晶形沉淀，有利于晶核长大；
对非晶形沉淀，有利于防止胶体溶液形成。
C. pH 值
影响所形成的氢氧化物的浓度积；
不同的氢氧化物有不同的浓度积；
当有二中以上的沉淀物产生（共沉淀）时，将发生先后沉淀，导致不均匀； 各种氢氧化物沉淀所需的pH 值，P/45,表2-2。
对策：a 反加，碱沉淀剂大量；
b 并流加，同时加入另一容器。
D. 加料方式和搅拌强度
不同的加料方式会影响最终形成的催化剂的性质；
三种加料方式：1. 正加，2. 反加；3. 并流
搅拌目的是使体系混合均匀；
在搅拌下，对晶形沉淀，宜均匀缓慢加入沉淀剂；
对非晶形沉淀，宜快速加入沉淀剂；
（三）沉淀的陈化和洗涤
一、陈化
1.细小的晶体比大晶体的溶解度大；（对于大晶体而言达到饱和）
2.细晶体逐渐溶解，并沉积于粗晶体，最后，细晶体消失，粗晶体颗粒大小
趋于一致；
3.某些新鲜无定型或胶体的沉淀，在陈化过程中，可能转化为结晶，如分
子筛、水合氧化铝；
4.陈化条件对催化剂的性能影响较大，不同的条件可能得到不同类型的物质，
如α－Al2O3.H2O或α－Al2O3.3H2O,经焙烧可转化为γ－Al2O3和
η－Al2O3。
二、洗涤
１．常用洗液，纯水，包括去离子水、蒸馏水，也可加入洗涤剂，如草酸铵等
２．目的：去除沉淀中的杂质（沉淀方法中的特有的步骤）
３．带入杂质的原因：表面吸附、形成混晶、机械包藏；
４．主要原因，表面吸附导致大比表面非晶形沉淀污染；
５．沉淀物的表面积，（0.1Ｇ）
0.1MM 10个晶粒60CM2
0.01MM 1亿个600CM2
表面积越大，吸附作用越大。
６．混晶：杂质的电子构层、离子半径、电荷/半径比与沉淀物的相似，易被吸附，并进入晶格排列中，形成混晶
同形混晶：立体构形相似或相同；
异形混晶：立体构形不同，如，NaCl（立方体晶格）,Ag2CrO4（四
面体晶格）
沉淀剂加入速度快，结晶成长速度快，易形成混晶。
７．机械包藏：被吸附的杂质机械地嵌入沉淀物中。
原因：加入过快；去除：可能在陈化中去除；
８．减少或避免杂质的方法
选用合适的沉淀剂和陈化条件；
选用合适的洗液；
必要时，可进行再沉淀。
９．洗涤方法：一般，温热水效果较好，但对沉淀物的再溶解也较多；
溶解度小的非晶形沉淀，宜用热洗液；溶解度大的晶形沉淀，
宜用冷液；
效果：少量、多次；连续进行，不停顿；
检查：不呈ＯＨ－，用酚酞试剂；
不呈ＮＯ３－，二苯胺浓硫酸
（四）干燥、焙烧和活化
１．干燥：温度：80～300，一般，<200；
２．干燥后的物质：是一种催化剂的前驱（基体，纯态），氢氧化物、氧化物、硝酸盐、硫酸盐、草酸盐、
１０．
１１．
１２．
1第一章工业催化剂概述
第一章工业催化剂概述 1.催化剂在经济上的地位和作用 2.催化工业的形成和发展 3.催化剂市场 4.若干术语和基本概念 1.催化剂在经济上的地位和作用 A．催化剂是化学工业的基石。据统计，现有90%以上的化工过程是采用催化剂进行生产的。借助于催化剂生产的产品总值在全世界工业生产总值中约占18%，仅低于机械产品的总值。 B．提高社会生产水平(合成氨、合成材料、生物化工) 合成氨：亚洲在世界上的产量最高，其中，中国是第一大生产和消费国； 合成材料：树脂，塑料；合成纤维；合成橡胶； 树脂，塑料；产量最大的通用塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯；热塑性树脂，塑料总产量已与赶超钢铁的产量。 生物化工：酶化工，最古老的化学工业，酿酒、制药，（Only，Cobbut，青霉素） 生物汽油：发酵法生产乙醇，掺入汽油约10％； 生物柴油：大豆油、蓖麻油等掺入柴油中。 C．扩大资源利用范围（C1化工、煤、石油）
C1：含一个碳的小分子；可生产合成燃料（F-T合成）；生产三烯（乙烯，丙烯，丁二烯）；生产三苯（苯、甲苯、二甲苯）；构成化学物质的使用循环。 煤：传统用处，燃料，化工原料（汽化干馏得到，成本高，不纯）；现石油危机，重提化工利用，汽化，液化等。 石油：催化裂化，重要的行业革新；催化重整，开辟制苯途径；60年代，全面取代煤。 燃料添加剂：四乙基铅、甲基叔丁基醚、二甲醚。 D．提取制造重要物质（精细化工） 精细化工产品：批量小，附加值高，技术含量高，针对性强。 催化剂本身是一种精细化工产品； E．满足社会各方面需要（衣、食、住、行、环保、国防） 2.催化工业的形成和发展 A. 二十世纪以前（萌芽时期）；最早工业化催化剂：硫酸催化剂：NO2 SO2 SO3 Cat：NO2 后1879年用Pt催化剂，现用V2O5-K2SO4/硅藻土 B. 二十世纪初（奠基时期） 1913年：合成氨Fe Cat； 15年：氨氧化制硝酸Pt网Cat； C. 二十世纪初30～60年代（大发展时期） 36年：催化裂化催化剂：SiO2-Al2O3； 38年：Ficher-Tropsch合成，Fe,Co,Ni催化剂； 49年：催化重整催化剂：Pt-Re/Al2O3； 53年：乙烯聚合催化剂：Ziggler-Natte TiCl4-Al(C2H5)3 60年代：均相络合催化剂；分子筛催化剂。 D. 二十世纪初70年代以后（成熟时期） 78年：甲醇制汽油，甲醇芳构化，ZSM-5分子筛； 甲醇羰基化RhI2(CO)2；
基础工业工程知识点
《基础工业工程》课后习题 第一章生产与生产率管理 1、企业的生产运作有哪几种类型？各有什么特点？ （一）离散型制造企业：（1）车间任务型生产：①每项生产任务仅使用整个企业的一小部分能力和资源②生产设备一般按机群方式布置。（2）流水线型生产：①工作地专业化程度高，按产品或加工对象组织生产②生产按节拍进行，各个工序同期进行作业，重复相同的作业内容③各道工序的单件作用时间与相应工序的工作地（或设备）数比值相等④工艺过程是封闭的。 （二）流程型制造企业：流程型制造是指通过对于一些原材料的加工，使其形状或化学属性发生变化，最终形成新形状或新材料的生产方式。 （三）重入离散型制造企业：重入型制造是指产品或零件在制造过程中被某些机器（至少一台）重复加工两次以上。 （四）服务型企业：必须以为人们提供服务，以社会服务为中心组织生产，努力使顾客满意。 2、企业生产运作与管理存在的主要问题是什么？ 浪费严重，无效劳动普遍存在，现场环境较差。 3、生产率从本质上讲反映的是什么？ 资源的有效利用程度。 4、生产率测评的意义是什么？ ①定期或快速评价各种投入资源或生产要素的转换效率及系统效能，确定与调整组织发展的战略目标，制定适宜的资源开发与利用规划和经营管理方针，保证企业或其他组织的可持续发展。②合理确定综合生产率目标水平和相应的评价指标体系及调控系统，制定有效提高现有生产率水平、不断实现目标要求的策略，以确保用尽可能少的投入获得较好或满意的产出。③为企业或组织的诊断分析建立现实可行的“检查点”，提供必要的信息，指出系统绩效的“瓶颈”和发展的障碍，确定需优先改进的领域和方向。④有助于比较某一特定产业部门或地区、国家层次中不同微观组织的生产率水平及发展状况，通过规范而详细的比较研究，提出有针对性的并容易被人们所接受的提高与发展方案和相应的措施，以提高竞争力，求得新的发展。⑤有助于决定微观组织内各部门和工作人员的相对绩效，实现系统内各部分、各行为主体间利益分配的合理化和工作的协同有序，从而保证集体努力的有效性。 5、生产率测评的种类与方法有哪些？ （一）按生产系统投入资源或要素范围分类：劳动生产率，资本生产率，设备生产率，能源生产率，原材料生产率，成本生产率。（二）按生产系统的运作结果分类：狭义生产率，广义生产率。（三）按生产率测评层次和对象分类：国民经济生产率等。（四）按生产率测评的方式分类：静态生产率，动态生成率指数。 6、提高生产率的方法有哪些？ 外部：①全社会管理者和职工对提高生产率的态度；②提高生产率的经济和环境方面的要素。内部：①工厂布置、机器和设备②成本会计和降低成本的技术③生产的组织、计划和控制④人事策略
中国工业催化剂常规分类
中国工业催化剂常规分类 一、化肥催化剂（Catalysts for fertilizer manufacture） 一）脱毒剂（Purification agent） 1．活性炭脱硫剂（Active carbon desulfurizer） 2．加氢转化脱硫催化剂（Hydrodesulfurization Catalyst） 3．氧化锌脱硫剂（Zinc oxide sulfur absorbent） 4．脱氯剂（Dechlorinate agent） 5．转化吸收脱硫剂（Converted-absoubed desulfurizer） a．氧化铁脱硫剂（Iron ozide desulfurizer） b．铁锰脱硫剂（Iron -Nanganese oxide desulfurizer） c．羰基硫水解催化剂（Carbonyl Sulfide hydrolysis） 6．脱氧剂（Deoxidezer） 7．脱砷剂（Hydrodearsenic Catalyst） 二）转化催化剂（Reforming Catalyst） 1．天然气一段转化催化剂（Nature gas primary reforming catalyst） 2．二段转化催化剂（Secondary reforming catalyst） 3．炼厂气转化催化剂（Refinery gas steam reforming catalyst） 4．轻油转化催化剂（Naphtha steam reforming catalyst） 三）变换催化剂（CO shift catalyst） 1．中温变换催化剂（High temperature CO shift catalyst） 2．低温变换催化剂（Low temperature CO shift catalyst） 3．宽温耐硫变换催化剂（Sulfur tolerant shift catalyst） 四）甲烷化催化剂（Methanation catalyst） 1．甲烷化催化剂（Methanation Catalyst） 2．城市煤气甲烷化催化剂（Town gas methanation Catalyst） 五）氨合成催化剂（Ammonia synthesis Catalyst） 1．氨合成催化剂（Ammonia synthesis catalyst） 2．低温氨合成催化剂（Low temperature ammonia synthesis catalyst） 3．氨分解催化剂（Ammonia decomposition catalyst） 六）甲醇催化剂（Methanol Catalyst） 1．高压甲醇合成催化剂（High pressure methanol synthesis catalyst） 2．联醇催化剂（Combined methanol synthesis catalyst） 3．低压甲醇合成催化剂（Low pressure methanol synthesis catalyst） 4．燃料甲醇合成催化剂（Fuel methanol synthesis catalyst） 5．低碳混合醇合成催化剂（mixture of lower alcohols synthesis catalyst） 七）制酸催化剂（Acid manufacture catalyst） 1．硫酸生产用钒催化剂（Vanadium catalyst for manufacture of sulfuric acid）2．硝酸生产用铂网催化剂（Platinum ganze catalyst for manufacture） 3．非铂氨氧化催化剂（Non-platinum catalyst for ammonia oxidation） 4．铂捕集网（platinum catch gamze） 5．硝酸尾气处理催化剂（Treated catalyst for tail gas from nitric acid plant）八）制氮催化剂（Nitrogen manufacture catalyst） 1．一段制氮催化剂（First stage catalyst for ammonia combined） 2．二段制氮催化剂（Second stage catalyst for nitrogen manufacture）
催化剂发展史概述
催化剂发展史概述
催化剂发展史概述 萌芽时期（20世纪以前） 奠基时期（20世纪初） 金属催化剂 氧化物催化剂 液态催化剂 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 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 中国催化剂工业的发展
从19世纪末至20世纪初，化学工业中利用催化技术的生产过程日益增多，为适应对工业催化剂的要求，逐步形成了产品品种多、制造技术进步、生产规模和产值与日俱增的催化剂工业。 萌芽时期（20世纪以前） 催化剂工业发展史与工业催化过程的开发及演变有密切关系。1740年英国医生J.沃德在伦敦附近建立了一座燃烧硫磺和硝石制硫酸的工厂，接着，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。1831年P.菲利普斯获得二氧化硫在铂上氧化成三氧化硫的英国专利。 19世纪60年代，开发了用氯化铜为催化剂使氯化氢进行氧化以制取氯气的迪肯过程。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。铂是第一个工业催化剂，现在铂仍然是许多重要工业催化剂中的催化活性组分。19世纪，催化剂工业的产品品种少，都采用手工作坊的生产方式。由于催化剂在化工生产中的重要作用，自工业催化剂问世以来，其制造方法就被视为秘密。 奠基时期（20世纪初） 在这一时期内，制成了一系列重要的金属催化剂，催化活性成分由金属扩大到氧化物，液体酸催化剂的使用规模扩大。制造者开始利用较为复杂的配方来开发和改善催化剂，并运用高度分散可提高催化活性的原理，设计出有关的制造技术，例如沉淀法、浸渍法、热熔融法、浸取法等，成为现代催化剂工业
光催化剂
光催化剂概述 第一篇 通俗意义上讲触媒就是催化剂的意思，光触媒顾名思义就是光催化剂。催化剂是加速化学反应的化学物质，其本身并不参与反应。光催化剂就是在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称。 光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术，在中国大陆我们会用光触媒这个通俗词来称呼光催化剂。典型的天然光催化剂就是我们常见的叶绿素，在植物的光合作用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物。总的来说纳米光触媒技术是一种纳米仿生技术，用于环境净化，自清洁材料，先进新能源，癌症医疗，高效率抗菌等多个前沿领域。 世界上能作为光触媒的材料众多，包括二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)、二氧化锆(ZrO2)、硫化镉(CdS)等多种氧化物硫化物半导体，其中二氧化钛(Titanium Dioxide)因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米光触媒材料。在早期，也曾经较多使用硫化镉(CdS)和氧化锌(ZnO)作为光触媒材料，但是由于这两者的化学性质不稳定，会在光催化的同时发生光溶解，溶出有害的金属离子具有一定的生物毒性，故发达国家目前已经很少将它们用作为民用光催化材料，部分工业光催化领域还在使用。 二氧化钛是一种半导体，分别具有锐钛矿(Anatase)，金红石(Rutile)及板钛矿(Brookite)三种晶体结构，其中只有锐钛矿结构和金红石结构具有光催化特性。 二氧化钛是氧化物半导体的一种，是世界上产量非常大的一种基础化工原料，普通的二氧化钛一般称为体相半导体以与纳米二氧化钛相区分。具有Anatase或者Rutile结构的二氧化钛在具有一定能量的光子激发下[光子激发原理参考光触媒反应原理]能使分子轨 道中的电子离开价带(Valence band)跃迁至导带(conduction band)。从而在材料价带形成光生空穴[Hole+]，在导带形成光生电子[e-],在体相二氧化钛中由于二氧化钛颗粒很大，光生电子在到达导带开始向颗粒表面活动的过程中很容易与光生空穴复合，从而从宏观上我们无法观察到光子激发的效果。但是纳米的二氧化钛颗粒由于尺寸很小，所以电子比较容易扩散到晶体表面，导致原本不带电的晶体表面的2个不同部分出现了极性相反的2个微区-光生电子和光生空穴。由于光生电子和光生空穴都有很强的能量，远远高出一般有机污染物的分子链的强度，所以可以轻易将有机污染物分解成最原始的状态。同时光生空穴还能与空气中的水分子形成反应，产生氢氧自由基亦可分解有机污染物并且杀灭细菌病毒。这种在一个区域内2个微区截然相反的性质并且共同达到效果的过程是纳米技术典型的应用，一般称之为二元论。该反应微区称之为二元协同界面。
工业工程导论课后习题
工业工程导论作业答案 第一章 1．企业的生产运作有哪几种类型?各有什么特点? 答：(一)离散型机械制造企业 (l)车间任务型其特点: A．每项生产任务仅使用整个企业的一小部分能力和资源； B．生产设备一般按机群方式布置。 (2)流水线型生产其特点： A．工作地专业化程度高，按产品或加工对象组织生产； B．生产按节拍进行，各个工序同期进行作业，重复相同的作业内容； C．各道工序的单件作用时间与相应工序的工作地(或设备)数比值相等； D．工艺过程是封闭的。 (二)流程型制造企业 流程型制造是指通过对于一些原材料的加工，使其形状或化学属性发生变化，最终形成新形状或新材科的生产方式。 (三)重入离散型制造企业 重入型制造是指产品或零件在制造过程中被某些机器(至少一台)重复加工两次以上。 (四)服务型企业 必须以为人们提供服务，以社会服务为中心组织生产，努力使顾客满意。 2．什么是工业工程(IE)?试简明地表述IE的定义。 答：工业工程(IE)是以人、物料、设备、能源和信息组成的集成系统为主要研究对象，综合应用工程技术、管理科学和社会科学的理论与方法等知识，对其进行规划、设计、评价和创新等活动(基本职能、功能)，使其达到降低成本，提高质量和效益的目的。 3．工业工程的目标是什么？ 答：提高生产率、提高质量，降低成本。 4．什么是生产率？为什么说生产率是衡量生产系统经济效益的一个指标？ 答：生产率是经济学上一个用来衡量生产系统转换效率的指标，一般定义为“生产率就是产出与投入之比”。 产出与投入比值愈大，即生产率愈高。这意味着用同样的资源消耗，也就是在材料、劳动力和生产设施等方面花费相同的成本，能够生产较多的产品；或者说生产同样的产品而花的成本较少。较高的生产率表明能创造更大的经济价值，具有更高的效益。所以，生产率是一个重要的效益指标。 5．什么是工作研究?工作研究的对象、特点是什么? 答：工作研究是工业工程体系中最重要的基础技术，以提高生产率和整体效益为目的。利用方法研究和作业测定(工作衡量)两大技术，分析影响工作效率的各种因素，帮助企业挖潜、革新，消除人力、物力、财力和时间方面的浪费，减轻劳动强度，合理安排作业，用新的工作方法来代替现行的方法，并制定该项
催化剂发展现状及市场前景分析
中国催化剂行业现状调查研究及市场前景分析预测报告（2015年版） 报告编号：151A213 行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容：
一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。 一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。 中国产业调研网基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。
一、基本信息 报告名称：中国催化剂行业现状调查研究及市场前景分析预测报告（2015年版）报告编号：151A213 ←咨询时，请说明此编号。 优惠价：￥7020 元可开具增值税专用发票 咨询电话：4006-128-668、0、传真：0 Email 网上阅读： 温馨提示：如需英文、日文等其他语言版本，请与我们联系。 二、内容介绍 二十一世纪包括石油炼制、石油化工、精细化工等在内的广义化学工业生产工艺技术应该是绿色的，而催化剂和催化工艺的发展在这场产业革命中起着关键性的作用。这对催化剂行业而言，既是一种严峻的挑战，又是一个巨大的发展机遇。 经过数十年的研究开发，我国已基本掌握当代世界主要先进的炼油技术，可以依靠自有技术建设千万吨级炼厂，对我国炼油工业的发展起到了重要的支撑作用。自70年代以来，我国引进大量石化装置和各种牌号的催化剂，这些催化剂经我国研究、消化、吸收，使我国石化催化剂有了长足的进步。目前，我国80%的催化剂实现了国产化，基本上满足市场需求。 催化剂用于催化环氧化物与二氧化碳的共聚反应合成聚烷撑碳酸酯，可广泛应用于低温隔氧薄膜、生物降解塑料、弹性体、胶粘剂、涂料等领域。合成该类聚合物不仅可以对工业上大量废弃且对环境造成极大危害的温室气体——二氧化碳加以有效利用，同时产物还具有生物降解性，不会带来通常塑料导致的白色污染，因而具有广阔的市场前景。
催化剂的制备方法与成型技术简汇
\催化剂的制备方法与成型技术1314100125 13化工本一万立之 摘要：本文介绍了固体催化剂的组成，催化剂制备的一般方法、催化剂制备的新技术，以及催化剂常用成型技术。 关键词：固体催化剂；制备方法；成型技术 目录 摘要 (1) 1 固体催化剂的组成： (1) 2 催化剂的一般制备方法 (1) 2.1 浸渍法 (1) 2.2 沉淀法 (2) 2.3 混合法 (2) 2.4 滚涂法 (3) 2.5 离子交换法 (3) 2.6 热熔融法 (3) 2.7锚定法 (4) 3 催化剂成型技术 (4) 3.1喷雾成型 3.2油柱成型 3.3转动成型 3.4挤条成型 3.5压片成型 4 小结 (5) 参考文献 (6)
0 引言 催化剂又叫触媒。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）于1981年提出的定义，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。催化作用是指改变化学反应的速度，控制反应方向和产物构成。催化剂具有加快化学反应的速度，但不进入化学反应计量，对反应的选择性，只能加速热力学上可能的反应，且不改变化学平衡的位置的特点。催化剂是催化工艺的灵魂，它决定着催化工艺的水平及其创新程度。因此研究工业催化剂的制备方法以及成型技术具有重要的实际意义。 1 固体催化剂的组成： 固体催化剂主要有活性组分、助剂和载体三部分组成： 1.活性组分：主催化剂，是催化剂中产生活性的部分，没有它催化剂就不能产生催化作用。 2.助剂：本身没有活性或活性很低，少量助剂加到催化剂中，与活性组分产生作用，从而显著改善催化剂的活性和选择性等。 3.载体：载体主要对催化活性组分起机械承载作用，并增加有效催化反应表面、提供适宜的孔结构；提高催化剂的热稳定性和抗毒能力；减少催化剂用量，降低成本。 目前，国内外研究较多的催化剂载体有：SiO2，Al2O3、玻璃纤维网（布）、空心陶瓷球、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、活性炭，Y、β、ZSM-5分子筛，SBA-15、MCM-41、LaP04等系列载体。 2 催化剂的一般制备方法 2.1 浸渍法 将含有活性组分（或连同助催化剂组分）的液态（或气态）物质浸载在固态载体表面上。此法的优点为：可使用外形与尺寸合乎要求的载体，省去催化剂成型工序；可选择合适的载体，为催化剂提供所需的宏观结构特性，包括比表面、孔半径、机械强度、导热系数等；负载组分仅仅分布在载体表面上，利用率高，用量少，成本低。广泛用于负载型催化剂的制备，尤其适用于低含量贵金属催化剂。 影响浸渍效果的因素有浸渍溶液本身的性质、载体的结构、浸渍过程的操作条件等。浸渍方法有：①超孔容浸渍法,浸渍溶液体积超过载体微孔能容纳的体积,常在弱吸附的情况下使用；②等孔容浸渍法，浸渍溶液与载体有效微孔容积相等，无多余废液，可省略过滤，便于控制负载量和连续操作；③多次浸渍法，浸渍、干燥、煅烧反复进行多次，直至负载量足够为止，适用于浸载组分的溶解
催化剂生产过程中的主要生产设备概述
催化剂生产过程中的主要生产设备概述催化剂生产过程中的主要生产设备 1、沉淀操作单元设备 沉淀法生产载体和催化剂时常用金属盐类和沉淀剂在沉淀反应器(成胶罐)中进行，为了获得理想的沉淀粒子，在沉淀过程中必须使物料保待一定温度，并不断搅拌，保证混合、分散均匀。沉淀操作大多为间歇式。加料方式可为分步法或并流法，若用并流法，几股物料同时进入带搅拌的成胶罐，连续操作，然后进入老化罐，待收集到一定体积的物料，经一定温度、时间老化后再进入下一道工序，老化罐间歇操作。沉淀操作单元主要设备包括成胶罐、搅拌器、加热器和通风设施。 1.1 成胶罐 (1)间歇式 间歇式成胶罐主要有无顶盖开启式与有顶盖填充闭密式两种，如图1.1、图1.2所示。 图1.1 有顶盖填充闭密式成胶罐图1.2 无顶盖开启式成胶罐
1-搅拌器;2-罐体;3-夹套;4-搅拌1-筒体;2-减速机;3-电动机; 4-搅拌器轴;5-压出管;6-支座;7-人孔; 8-轴封;9-传动装置 成胶罐一定要满足工艺需要(考虑容量、搅拌强度、产品质量要求等)，便于操作，加热方便，通风良好。同时可随时用肉眼观察沉淀过程中溶液颜色、胶体稠度的变化，便于pH值的测量等。成胶罐宜采用开启式锥底反应器，或在顶盖上留有大的人孔，便于投加固体物料。人孔处装有移动的有机玻璃视窗或快开的人孔盖。成胶罐带夹套，根据需要罐内可有加热盘管。罐四周有数片挡板。 (2)并流法加料的组合式 成胶罐为连续式操作，老化罐为间歇式操作，两者相连为组合型式，如图1.3所示。如氢氧化铝生产常采用并流法加料方式。一般情况下成胶罐体积小，搅拌较剧烈，按工艺要求出料管放料开口位置在一定高度，以保证成胶物料有一定的停留时间。老化罐体积大。成胶罐操作时要求物料计量准确，阀门凋节容易，能严格控制进料速度与成胶pH值，以保证产品质量。 图1.3 并流法组合式成胶罐 1-成胶罐;2-老化罐
催化剂工业综述
工业催化与绿色化学结课论文 工业催化剂研究最新进展与制备方法 学院：环境与化学工程学院 专业：化学工程与技术 学号：S 姓名： 时间：2016-4-21 工业催化剂-纳米氧化物研究进展与制备方法 摘要：催化剂(catalyst) 是一种能够改变化学反应速度，而它本身又不参与最终产物的物质。本文综述催化剂纳米氧化铝、ZrO2的制备及最新研究进展。指出制备性能优异的新型催化剂已经成为化学工业可持续发展的关键。 关键词：纳米氧化铝；ZrO2；催化剂；制备 一、前言 活性组分大小在几十纳米左右的催化剂称为纳米催化剂[1]，它具有深层次的阵列有序结构( nanostructured array)等特点[ 2]。在现代化学工业、石油加工工业、食品工业及制药工业等工业部门中应用广泛，催化反应使用的固体催化剂常由活性组分、助催化剂及载体三部分组成，活性组分对催化剂的活性起决定性的作用；助催化剂可以改善催化剂的活性及选择性；而载体主要是承载活性组分和助催化剂，改进催化剂的物理性能。组成相同的催化剂因各组成结构的性质不同，其催化性能具有很大差异，而这些组成结构又受制备技术的影响。催化剂一般由化学法、物理法和物理化学法等方法制得，如共沉淀、浸渍法等。但是这些传统方法制得的催化剂催化性能一般。为了制备性能优异的工业催化剂，需要使用先进的制备方法和生产工艺。 最初使用载体的目的是为了节约贵金属材料(如铂、钯等) 和提高催化剂的机械强度，后来研究发现使用不同载体催化剂的活性会产生差异。王亚军等[3]对众多研究成果作了总结，认为催化剂载体在催化反应中一般有下述几方面作用：(1) 增大有效表面积和提供合适的孔结构；(2) 提高催化剂的机械强度，包括耐磨性、硬度、抗压强度和耐冲击性等；(3) 提高催化剂的热稳定性；(4) 提供催化反应的活性中心；(5) 与活性组分作用形成新的化合物；(6) 增加催化剂的抗毒性能，降低对毒物的敏感性；(7) 节省活性组分用量，降低成本。 二、纳米氧化铝的制备与研究 2.1纳米氧化铝的研究现状 工业催化剂载体中氧化铝应用最为广泛。纳米氧化铝具有独特的晶体结构及表面特性，其催化活性和选择性大大高于传统的氧化铝催化剂，因而备受关注。当前研究中存在的问题，如研究主要停留在探索实验阶段，纳米氧化铝不易造粒，易于固聚、高温气流中活性降低，这些正是今后研究的主要方向。 催化是纳米材料应用的重要领域之一，利用纳米粒子(或膜) 的高比表面积与高活性可以显著地增进催化效率，国际上称为第四代催化剂。纳米催化剂研究的意义在于：(1) 纳米颗粒材料有别于传统微米材料，它具有深层次的阵列有序结构( nanostructured array) 特点，并且可以加以控制，现已在薄膜催化剂中得到应用；( 2) 纳米催化剂能够采用低廉的金属，使之纳米化后取代贵重金属催化剂；(3) 纳米催化剂的阵列制备可以促进其活性大规模提高，从而提高催化剂的选择性。纳米氧化铝按照催化作用分类，可分为本身颗粒度尺寸在纳米级的纳米氧化铝催化剂和孔道结构在纳米级的纳米氧化铝载体催化剂两大类。在工业催化剂载体中氧化铝是应用最为广泛的载体，各种催化反应所要求的晶相、比表面积和孔径分布范围等
催化剂工业
催化剂工业 生产、销售催化剂和催化剂制造中所用载体以及所需特殊化工原料的工业。在催化剂工业中大量生产的是固体催化剂。这些催化剂不仅要求具有一定化学组成和杂质限度，还要求具有一定形状、颗粒大小、强度、比表面、孔径等，以保证一定的催化活性、催化剂选择性、催化剂寿命，所以催化剂属于精细化工产品。催化剂产品的质量对于使用催化剂的化工生产过程的效率具有重要意义（见工业催化剂特性评定）。 催化剂工业在19世纪末到20世纪初逐渐形成，生产制造硫酸、油脂加氢、合成氨、合成甲醇、费托合成、煤焦油高压加氢等过程用的催化剂，但这段时期多是自产自用。后来由于石油炼制工业、化学工业、环境保护等发展的需要，出现了专门生产、销售催化剂的工业组织。由于催化剂种类繁多，制造方法各异，服务行业不同，在催化剂工业中形成多种经营方式的企业。催化剂生产组织包括：对原料的选择和质量控制，催化剂及其载体的制造，出厂前对催化剂特性评定，出厂后向客户提供技术服务。 催化剂种类繁多，主要有金属催化剂、金属氧化物催化剂、硫化物催化剂、酸碱催化剂、络合催化剂、生物催化剂等，其制造方法也各异。 催化剂工业中的主要产品种类有：石油炼制催化剂、石油化工催化剂（包括高分子合成中用的聚合催化剂）、无机化工催化剂(主要是制造氮肥和硫酸的催化剂)、环境保护催化剂等。 世界催化剂工业据1983年《化学周报》对美国、西欧各国56家催化剂厂商的调查，所生产的催化剂共有：烷基化、克劳斯硫磺回收、一氧化碳和氢气的有机合成、一氧化碳变换、裂化、脱烷基、脱水、脱氢、脱金属、脱氮、脱氧、脱硫、酶、气体脱硫脱氯、加氢、加氢处理、甲烷化、氧化和氨化氧化、聚合、重整、烃类蒸汽转化等催化剂共23类。其中只生产一类催化剂的有12家，这些工厂专业性强，如有的厂家专门生产聚烯烃和聚合催化剂，或专营石油炼制的催化裂化催化剂，或专营酶催化剂等。而有些工厂主要生产石油炼制所用的催化裂化、催化重整、加氢精制等催化剂，或化肥工业所需的烃类蒸汽转化、一氧化碳变换、甲烷化等催化剂。有的公司以生产催化裂化催化剂著称，产量达十几万吨，还生产汽车排气净化催化剂等。有的公司以生产各种加氢精制催化剂为特色，还生产烯烃聚合、贵金属催化剂等。多数催化剂工厂也销售载体,并接受委托生产催化剂,但也有专门生产载体或催化剂制备中特殊化工原料的工厂。有的工厂还专门从事再生催化剂（见催化剂再生）或回收贵金属。为了保护技术秘密，有的公司专设工厂生产自己发展的催化工艺中所用的催化