催化剂

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什么是催化剂

什么是催化剂

什么是催化剂从古至今,人类尝试着通过各种近似替代方案,改善这些反应并提高其速度,以便更加有效地获得它们所需要的结果。

催化剂就是以这样的方式发挥作用的化学物质,可以最大限度地促进或增强化学反应的进程,而不会改变其最终产物。

本文将详细讲解催化剂的概念,发展历史以及它在各个领域的使用情况。

1. 催化剂的概念催化剂实际上是一种化学物质,可以有效地促进或增强化学反应进程,从而实现更加有效的利用效果,而其最终产物则不会受到任何影响。

催化剂可以大大缩短化学反应所需要的时间,以使反应更快更安全地发生,而不会影响反应产物的质量。

此外,催化剂也可以让化学反应变得更容易,从而更有效地使反应发生,从而比使用常规的原料要更加节约能源。

2. 催化剂的发展历史催化剂的发现可以追溯到17世纪中期,当时英格兰化学家的研究发现,一些金属离子可以加速反应,而不改变原料或反应产物的性质,因此带来了更多的可能性。

随着化学研究的进展,催化剂的种类也不断增加。

而20世纪80年代及以后,对催化剂的研究又进入了一个新的发展阶段,在材料科学方面取得了巨大的进步。

3. 催化剂的应用催化剂在非常广泛的领域里发挥着重要作用,其中包括医药、精细化工、石油炼制等等。

在医药领域,它可以有效地引发药物分子反应,从而制造出新的药物,或者加速治疗药物的生产。

在精细化工领域,催化剂可以加速重要的精细化工反应,使其有效利用,从而实现物料间的快速转换。

最后,催化剂还在石油炼油中发挥着重要作用,其可以在较短的时间内转换出更多的汽油和柴油,从而满足人们的需要。

4. 催化剂的优点催化剂具有许多显著的优点,使其在各个领域都受到极大的关注。

首先,它可以缩短化学反应所需要的时间,使反应过程更加迅速、安全有效,而不会改变其最终产物。

其次,它还能更有效地使反应发生,减少能源的消耗,使反应更容易发生,从而大大提高生产效率。

最后,催化剂也能够改变反应种类,从而突破产物的框框,取得更多的机会。

催化剂的作用和类型

催化剂的作用和类型

催化剂的作用和类型一、催化剂的定义催化剂是一种能够改变化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。

催化剂在化学反应中起到的是“催化”作用,它能够加速或减缓化学反应的速率,而不参与反应本身。

二、催化剂的作用1.加速反应速率:催化剂能够提供一个新的、能量较低的反应路径,使得反应更容易进行,从而加速反应速率。

2.降低活化能:催化剂能够降低反应的活化能,使得更多的分子具有足够的能量进行反应,从而提高反应速率。

3.改变化学平衡:催化剂能够影响化学反应的平衡位置,使得反应向生成物的方向移动。

三、催化剂的类型1.按化学性质分类:a)有机催化剂:如酶、酸、碱等。

b)无机催化剂:如金属催化剂、氧化物催化剂等。

2.按作用方式分类:a)单分子催化剂:催化作用发生在单个分子上。

b)双分子催化剂:催化作用发生在两个分子之间。

3.按反应类型分类:a)氧化还原催化剂:能够参与氧化还原反应,改变反应速率。

b)加成催化剂:能够参与加成反应,改变反应速率。

c)消除催化剂:能够参与消除反应,改变反应速率。

四、催化剂的特点1.选择性:催化剂对反应物有一定的选择性,只能催化特定的反应。

2.活性:催化剂的活性受温度、压力、反应物浓度等因素的影响。

3.稳定性:催化剂在反应过程中不参与反应,因此具有较高的稳定性。

4.可逆性:催化剂在反应过程中可以循环使用,具有可逆性。

五、催化剂的应用催化剂在化学工业中具有广泛的应用,如石油化工、冶金、环境保护等领域。

它能够提高反应速率,提高产物的产率,降低能源消耗,减少副产物的生成等。

六、催化剂的研究和发展催化剂的研究和发展是化学领域的重要研究方向之一。

科学家通过研究催化剂的结构和性质,探索新的催化剂,提高催化剂的活性和选择性,从而推动化学工业的发展。

习题及方法:1.习题:什么是催化剂?请举例说明。

方法:催化剂是一种能够改变化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。

催化剂主要成分

催化剂主要成分

催化剂主要成分
催化剂是化学反应中的重要组成部分,它可以加速反应速率,降低反应温度和能量消耗,并提高反应产物的选择性和纯度。

催化剂的主要成分包括金属、氧化物、硫酸盐、碱金属等。

金属催化剂是一类广泛应用于化学反应中的催化剂,如铂、钯、铜、镍等。

金属催化剂可以通过吸附分子与表面原子的相互作用来促进化学反应。

例如,铂催化剂被广泛应用于汽车尾气处理,氧化一氧化碳和氢气产生水和二氧化碳。

钯催化剂则被用于有机合成化学反应,如脱氢和羰基化等。

氧化物催化剂是一类广泛应用于催化反应中的催化剂,如二氧化钛、氧化铝、氧化铁等。

氧化物催化剂可以通过表面氧空位的存在来促进化学反应。

例如,氧化铝催化剂被广泛应用于烷基化反应和氧化反应,如异丁烷烷基化制备异丁烯、丙烯氧化制备丙烯酸等。

硫酸盐催化剂是一类广泛应用于化学反应中的催化剂,如硫酸铵、硫酸钠、硫酸铁等。

硫酸盐催化剂可以通过吸附分子与表面原子的相互作用来促进化学反应。

例如,硫酸铵催化剂被广泛应用于酯化反应、羧化反应等。

碱金属催化剂是一类广泛应用于化学反应中的催化剂,如钾、钠、镁等。

碱金属催化剂可以通过提供质子或亲核性来促进化学反应。

例如,钾催化剂被广泛应用于烷基化反应和脱羧反应等。

催化剂的主要成分包括金属、氧化物、硫酸盐、碱金属等。

选择合适的催化剂成分可以提高反应效率、降低生产成本、提高产物选择性和纯度,对于化学反应的工业化生产具有重要意义。

各种催化剂及其催化作用

各种催化剂及其催化作用

各种催化剂及其催化作用催化剂是指在化学反应中参与反应过程,但在反应结束后仍能够恢复原状,不发生永久变化的物质。

催化剂能够降低反应的活化能,从而加速反应速率,提高反应的效率。

以下是一些常见的催化剂及其催化作用。

1.酶类催化剂:酶是生物体内的一类催化剂,它们能够加速和控制细胞内的化学反应。

例如,淀粉酶可以催化淀粉分解为葡萄糖;脱氢酶可以催化乳酸转化为丙酮酸。

2.金属催化剂:金属催化剂是最常见的一类催化剂,可以分为均相催化剂和异相催化剂。

均相催化剂溶解在反应物中,例如铂金催化剂可以催化氢气与氧气的反应生成水。

异相催化剂存在于反应物的表面,例如铁催化剂可以催化氧气和一氧化碳反应生成二氧化碳。

3.酸碱催化剂:酸和碱都可以作为催化剂,它们能够提供可用于化学反应的质子或氢离子。

例如,硫酸催化剂可以催化脂肪酸的酯化反应,碱催化剂可以催化酯类的水解反应。

4.过渡金属催化剂:过渡金属催化剂是一类特殊的金属催化剂,由过渡金属元素组成。

它们可以在反应中形成中间物种,从而加速反应的进行。

例如,氨合成反应中使用的铁催化剂能够促使氢气和氮气反应生成氨。

5.醇酶催化剂:醇酶是一类催化剂,可以催化香蕉、苹果等水果中的醇类物质从醛、酮分化成醇。

6.光催化剂:光催化剂是通过吸收光能并产生电荷转移,从而促进化学反应的催化剂。

例如,二氧化钛是一种常见的光催化剂,可以催化水的光解反应,产生氢气和氧气。

7.植物色素催化剂:植物色素是一类具有催化性质的有机化合物,可以催化光合作用中的反应。

例如,叶绿素是光合作用中的重要催化剂,能够催化光能的吸收和转化。

以上仅是一些常见的催化剂及其催化作用,实际上还有许多其他催化剂和催化作用。

催化剂在化学工业和生命科学领域中起着至关重要的作用,能够提高反应速率、增加产物产量和节约能源等。

随着科学技术的发展,对催化剂的研究和应用还将进一步深化,为人类的生活和工业生产带来更多的便利和进步。

常见催化剂及催化反应

常见催化剂及催化反应

常见催化剂及催化反应催化剂的作用与分类催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质,通过提供新的反应途径或降低反应的活化能,使化学反应更加迅速进行,同时不参与反应本身。

根据催化剂的物理状态和结构形式,常见的催化剂可分为以下几类:1. 固定相催化剂:通常是以固态物质存在,如金属氧化物、金属纳米颗粒等。

固定相催化剂应用广泛,适用于氧化、水解等反应。

2. 液相催化剂:以液态物质存在,如过渡金属离子、有机催化剂等。

液相催化剂常用于氢化、酯化等反应。

3. 气相催化剂:以气态物质存在,如氢气、氧气等。

气相催化剂主要用于氧化、脱氢等反应。

常见催化反应催化剂:铂1. 氧化反应:铂常用作氧化反应的催化剂,如铂催化CO氧化为CO2。

这种反应广泛应用于汽车尾气净化等领域。

2. 加氢反应:铂在加氢反应中有很高的催化活性。

例如,铂催化氢气与不饱和烃发生加氢反应,将不饱和烃转化为饱和烃。

催化剂:酶1. 消化酶的催化作用:消化过程中,酶在胃和肠道中发挥重要的催化作用,帮助人体消化食物。

例如,胃蛋白酶催化蛋白质的分解。

2. 光合作用中的酶:光合作用是植物中重要的能量来源,其中催化作用主要由酶来完成。

例如,光合作用中的酶催化二氧化碳与水生成葡萄糖和氧气。

催化剂:铁1. 氨氧化反应:铁常用作氨氧化反应的催化剂,将氨氧化为氮气和水。

该反应广泛应用于工业中的硝酸生产过程。

2. Fischer-Tropsch合成:铁催化剂被广泛应用于Fischer-Tropsch合成反应中,将合成气(一氧化碳和氢气的混合物)转化为液体烃燃料。

这是一种重要的化学合成反应。

结论催化剂在化学反应中发挥着重要的作用,加速反应速率,降低活化能,节约能源和原料。

常见的催化剂包括固定相催化剂、液相催化剂和气相催化剂,分别应用于不同类型的化学反应。

在实际应用中,通过选择适合的催化剂,可以提高反应效率,减少不必要的副产物和能源浪费,具有重要的经济和环境意义。

简述催化剂

简述催化剂

简述催化剂催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质。

在化学反应中,催化剂起到了降低反应活化能的作用,使得反应能够以更低的能量进行,从而加快了反应速率。

催化剂的作用原理是通过改变反应的反应路径,提供一个更佳的反应通道,从而实现催化作用。

催化剂可以用于多种化学反应中,例如催化剂在工业生产中的应用非常广泛。

以氢气和氧气反应生成水为例,如果没有催化剂的存在,这个反应速率非常慢,需要高温和高压才能实现。

而添加了合适的催化剂后,这个反应可以在常温下迅速进行。

催化剂可以分为两类:均相催化剂和异相催化剂。

均相催化剂是指催化剂与反应物处于同一相态,例如溶液中的催化剂。

而异相催化剂是指催化剂与反应物处于不同的相态,例如气体反应中的固体催化剂。

不同类型的催化剂有不同的应用场景和适用条件。

催化剂的选择十分重要,需要考虑催化剂与反应物的相容性、催化剂的活性和稳定性等因素。

一种合适的催化剂应该能够提供适当的活化能降低,并且在反应过程中不被消耗或者能够进行再生。

因此,催化剂的设计和优化需要考虑多个因素,包括催化剂的化学成分、形态结构、表面性质等。

催化剂的应用可以提高化学反应的效率和产率,减少能源消耗和环境污染。

例如,在石油加工中,催化剂可以帮助将原油中的有机物转化为高附加值的产品,如汽油和石脑油。

在化学合成中,催化剂可以帮助合成复杂的有机分子,提高反应的选择性和产率。

在环境保护中,催化剂可以帮助降解有害物质,净化废气和废水。

催化剂的研究和开发是化学领域的一个重要方向。

科学家们不断地探索新的催化剂材料和反应机理,在改进传统催化剂的基础上,也在寻找更高效、更环保的催化剂。

此外,催化剂的设计还可以通过控制催化剂的尺寸、形态等特征来实现对反应的精确调控,从而提高反应的选择性和效率。

催化剂在化学反应中起到了至关重要的作用。

它们能够加速反应速率,降低反应能量,提高反应的选择性和效率。

催化剂的研究和应用对于推动化学工业的发展,改善环境质量,提高能源利用效率具有重要意义。

催化剂定义

催化剂定义

催化剂定义催化剂是一种物质,它可以加速或促进化学反应的进行,而不参与化学反应本身。

它们可以是有机化合物,也可以是无机物品,也可以是有机-无机复合物。

催化剂可以改变化学反应的方向,速度,动力学和酸碱性等。

催化剂的作用机理催化剂可以改变反应物之间的相互作用,从而改变反应的动力学。

催化剂中的原子、分子或自由基与反应物进行反应,形成稳定的中间体,然后释放反应物。

有时,催化剂可以增加活性位点的数量,从而改变反应的动力学。

催化剂的种类根据催化剂的性质,可以将其分为有机催化剂和无机催化剂两大类。

有机催化剂又分为氧化剂催化剂、氟化物催化剂、羧酸催化剂、哌嗪催化剂、羰基催化剂和有机磷酸盐催化剂等。

无机催化剂包括酸性催化剂、碱性催化剂、金属催化剂、配位催化剂、有机-无机复合催化剂和生物催化剂等。

催化剂的应用催化剂可以广泛应用于化学工业,被用来生产几乎所有的有机化合物,如醇、醛、酯、酰胺等。

催化剂也可以用于合成高分子材料,如橡胶、塑料、高分子聚合物等。

催化剂也可以用于环境保护工程,如水污染治理、空气污染治理。

催化剂未来发展随着经济发展和环境变化,催化剂发展面临着新的机遇和挑战。

为了满足环境友好型的发展趋势,人们需要开发更加环保的催化剂,这是未来催化剂发展的主要方向之一。

此外,研究者们还要努力开发低活化能、高效率、选择性强的催化剂,以实现绿色可持续的化学制造。

总结催化剂是一种能够加速或促进化学反应的物质,而不参与化学反应本身。

催化剂可以改变反应物之间的相互作用,改变反应的动力学,从而加快反应速度,提高反应效率。

催化剂可以根据其性质分为有机催化剂和无机催化剂,它们可以广泛应用于各种领域,如化学工业、高分子材料制造,以及环境保护工程等。

未来,催化剂发展的主要方向将是开发环保型催化剂、低活化能催化剂、高效率催化剂,以及更加选择性强的催化剂,以实现绿色可持续的化学制造。

初中化学常见催化剂

初中化学常见催化剂

初中化学常见催化剂
化学反应中,催化剂是一种可以加速反应速率的物质。

常见的催化剂有很多种,下面介绍一些常见的初中化学常见催化剂。

1. 酶:酶是一类特殊的催化剂,主要存在于生物体内。

酶能够在生物体内催化许多生化反应,例如消化、呼吸、代谢等。

2. 硫酸:硫酸是一种常用的酸性催化剂,可以加速酯化、醇酸化等反应。

在工业中,硫酸经常被用于制备烷烃、硝基苯等化合物。

3. 氢氧化钠:氢氧化钠是一种碱性催化剂,可以用于催化酯水解、醛基化等反应。

在工业中,氢氧化钠常被用于制备肥皂、纸张等。

4. 硫酸铜:硫酸铜是一种催化剂,可以加速硝化反应。

在工业中,硫酸铜常被用于制备硝酸、硝基苯等化合物。

5. 氯化铁:氯化铁是一种催化剂,可以用于氧化反应、加成反应等。

在工业中,氯化铁常被用于制备有机化合物和染料。

6. 铂催化剂:铂催化剂是一种常用的催化剂,可以加速氧化、加氢等反应。

在工业中,铂催化剂经常被用于制备有机化合物和燃料。

以上是一些常见的初中化学常见催化剂,它们在工业生产和实验中都有广泛的应用。

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本文主要讲述工程上的催化剂失活的主要原因,在文中用一些例子讲述了这些原因和方法,这些方法中涉及了国内外传统的和某些先进的方法。

在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率(既能提高也能降低),而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂(也叫触媒)。

根据定义我们知道催化剂能改变化学反应进行的速度,因此在工业生产中具有重要的作用,但是我们也都知道在工业生产中催化剂并不能一直保持稳定不变的活性,因此研究催化剂的失活与再生便有着重要的意义。

催化剂失活是指在恒定反应条件下进行的催化反应的转化率随时间增长而下降的的现象叫催化剂失活。

催化剂失活的过程大致可分为三个类型:催化剂积碳等堵塞失活,催化剂中毒失活,催化剂的热失活和烧结失活。

下面就三种失活方式做简要解释:积碳失活:催化剂在使用过程中,因表面逐渐形成碳的沉积物从而使催化剂的活性下降的过程称积碳失活。

中毒失活:催化剂的活性和选择性由于某些有害物质的影响而下降的过程称为催化剂中毒。

热失活和烧结失活:催化剂由于高温造成烧结或者活性组分被载体包埋,活性组分由于生成挥发性物质或可升华的物质而损失造成的活性降低的现象。

一、积炭失活催化剂表面上的含碳沉积物称为结焦。

以有机物为原料以固体为催化剂的多相催化反应过程几乎都可能发生结焦。

由于含碳物质和/或其它物质在催化剂孔中沉积,造成孔径减小(或孔口缩小),使反应物分子不能扩散进入孔中,这种现象称为堵塞。

所以常把堵塞归并为结焦中,总的活性衰退称为结焦失活,它是催化剂失活中最普遍和常见的失活形式。

通常含碳沉积物可与水蒸气或氢气作用经气化除去,所以结焦失活是个可逆过程。

与催化剂中毒相比,引起催化剂结焦和堵塞的物质要比催化剂毒物多得多。

在实际的结焦研究中,人们发现催化剂结焦存在一个很快的初期失活,然后是在活性方面的一个准平稳态,有报道称结焦沉积主要发生在最初阶段(在0.15s内),也有人发现大约有50%形成的碳在前20s内沉积。

结焦失活又是可逆的,通过控制反应前期的结焦,可以极大改善催化剂的活性,这也正是结焦失活研究日益活跃的重要因素。

结焦机理分为酸结焦、脱氢结焦、离解结焦。

酸结焦:烃类原料在固体酸催化剂上或固体催化剂的酸性部位上通过酸催化聚合反应生成碳质物质。

yxmnCHHC 脱氢结焦:烃类原料在金属和金属氧化物的脱氢部位上分解生成碳或含碳原子团。

脱氢结焦:烃类原料在金属和金属氧化物的脱氢部位上分解生成碳或含碳原子团。

yCHCmn离解结焦:一氧化碳或二氧化碳在催化剂的解离部位上解离生成碳。

2222OCCOCOCCO二、中毒失活催化剂所接触的流体中的少量杂质吸附在催化剂的活性位上,使催化剂的活性显著下降甚至消失,称之为中毒。

使催化剂中毒的物质称为毒物。

(1)暂时中毒(可逆中毒) 毒物在活性中心上吸附或化合时,生成的键强度相对较弱可以采取适当的方法除去毒物,使催化剂活性恢复而不会影响催化剂的性质,这种中毒叫做可逆中毒或暂时中毒。

(2)永久中毒(不可逆中毒) 毒物与催化剂活性组份相互作用,形成很强的化学键,难以用一般的方法将毒物除去以使催化剂活性恢复,这种中毒叫做不可逆中毒或永久中毒。

(3)选择性中毒催化剂中毒之后可能失去对某一反应的催化能力,但对别的反应仍有催化活性,这种现象称为选择中毒。

在连串反应中,如果毒物仅使导致后继反应的活性位中毒,则可使反应停留在中间阶段,获得高产率的中间产物。

毒性影响因素:(1)毒物分子覆盖的活性位数目-覆盖因子;与毒物分子的性质、结构和有效体积大小有关。

(2)毒物分子在表面的平均停留时间-吸附寿命因子;取决于毒性元素的性质和分子结构。

三、热失活和烧结失活烧结:粉状或粒状物料加热至一定温度范围时固结的过程。

催化剂的烧结:在使用过程中,微晶尺寸逐渐增大或原生颗粒长大的现象。

原因:热力学推动力,高度分散的活性组分微晶和结构缺陷转变为更稳定的状态的趋势,自由能降低、表面能降低,自发进行的过程。

负载金属及其氧化物、硫化物催化剂的相转变温度(Huttig温度Th和Tammann温度Tf)远低于其熔点,Tf可以预示催化剂的最高使用温度范围。

催化剂的烧结和热失活是指由高温引起的催化剂结构和性能的变化。

高温除了引起催化剂的烧结外,还会引起其它变化,主要包括:化学组成和相组成的变化,半熔,晶粒长大,活性组分被载体包埋,活性组分由于生成挥发性物质或可升华的物质而流失等。

事实上,在高温下所有的催化剂都将逐渐发生不可逆的结构变化,只是这种变化的快慢程度随着催化剂不同而异。

抗烧结性能的影响因素:(1)载体的影响载体的热稳定性;越高越好。

载体与活性组分的相互作用强度,适当强。

(2)气氛影响氧化性气氛和水蒸气,容易引起烧结。

CO、卤素,易生成低熔点、挥发性物质,容易引起烧结。

(3)措施使用条件选择载体选择加入助剂(隔离剂)当然催化剂失活的原因是错综复杂的,每一种催化剂失活并不仅仅按上述分类的某一种进行,而往往是由两种或两种以上的原因引起的。

一、 乙基苯甲醛 42苯甲酸催化脱水闭环反应中Hβ沸石催化剂失活和再生2-乙基蒽醌(2-EAQ) 是蒽醌法生产22HO、感光化合物、染料和降解树脂的主要原料和中间体。

2-EAQ 的工业化生产方法主要是,乙苯和苯酐在AlCl3或HBF4的作用下,得到中间产物BEA ,再经发烟24HSO或浓24HSO为催化剂进行脱水闭环得到2-EAQ。

但该工艺对设备腐蚀严重,而且产生大量的废酸,造成环境污染。

因此,开发高效、无污染的脱水闭环反应新工艺十分重要。

沸石分子筛由于其丰富的酸中心,独特的择形催化性能,已广泛用作石油化工和精细化工的催化剂。

徐仁顺等采用Hβ作为催化剂进行BEA 脱水闭环2-EAQ ,发现柠檬酸改性的Hβ沸石具有很高的BEA 转化率和2-EAQ 选择性。

但是,该催化剂重复使用后催化活性下降很快。

经过实验分析,发现BEA 分子间脱水生成大分子物种覆盖在催化剂表面,从而减少了活性酸中心的数目,导致催化剂失活。

利用乙醇洗涤失活催化剂,可以除去催化剂表面的大分子物种,再经焙烧除去催化剂吸附的小分子物种,可以使失活催化剂得到再生,活性可恢复到新鲜催化剂的水平。

二、FCC催化剂失活与再生随着原油日益重质化和劣质化,金属污染物、高分子沥青和胶质以及硫、氮等杂原子化合物的总含量上升,全球总计约500 kt·a-1的裂化催化剂需求量继续增加。

我国炼油工业消耗FCC 催化剂约70kt·a-1,催化裂化能力居世界第二位,加之原油加工量逐年上升,催化裂化催化剂需求增长。

对于流化催化裂化装置,所耗催化剂除去自然跑损,其余则是由于在使用过程中失活后无法维持应有的活性和反应选择性须定期卸出的废催化剂(即平衡剂)。

文献指出造成FCC催化剂失活的原因主要有三种:中毒失活、积炭失活以及包含固态反应的水热失活。

中毒失活:对于FCC 工艺,碱性、极性分子如氮化物以及多环芳烃和其他能导致结焦的有机物很快被吸附在催化剂的酸性晶格上,导致可再生的暂时性失活,不可逆的催化剂毒物(或沉积物)在通过反应器的最初阶段就开始影响催化剂的活性,在汽提和再生阶段不容易被除去,这些毒物就是加工原料中含有的重金属如镍、钒和其他碱金属化合物、铁和铜,它们对催化剂的影响各不相同。

积碳失活:徐萌等结合DFF 微孔结构测定实验以及NMRXe129 技术研究了FCC 催化剂生焦前后的孔道结构变化,认为催化剂基质容炭性能的好坏直接影响生焦后分子筛微孔的保留度,并指出含有不同沸石的催化剂在同样的反应条件下积炭后,焦炭的分布、位置及其对催化剂孔道结构的影响差别显著。

水热失活:固态反应在高温下进行,其结果是改变催化剂组分的化学性能或使之发生相变而导致失活,由此引起的失活属于水热稳定范畴。

既已找到FCC 催化剂失活原因,目前采取的的FCC催化剂的再生法有,Demet 脱金属工艺,平衡剂再催化。

Demet 脱金属工艺:其核心是在700~800 ℃用H2S 气体进行硫化和在300~400 ℃用Cl2 进行氯化,将沉积的金属转化为硫化物和氯化物进行水洗分离,达到使催化剂孔结构恢复和活性再生的目的。

平衡剂再晶化:专利报道,平衡剂经反应和再生系统运转,已经受700 ℃以上温度反复焙烧,颗粒比较坚固,细粉基本跑光,除沸石结晶度丧失外,基质与“原位晶化”基质相当。

因此,可将废催化剂当成“原位晶化”基质加以利用。

三、烷烃芳构化Pt/ KL 催化剂失活与再生Pt/ KL催化剂对C6 和C7 烷烃具有卓越的芳构化性能,其活性和芳烃选择性远高于传统的铂铼和铂锡重整催化剂,具有芳烃选择性高、液体收率高和氢气产率高的特点。

Chevron 公司的Aromax 工艺和UOP 公司的RZ2100 工艺就是在此基础上开发的烷烃芳构化工,并已在工业上成功应用。

但是由于Pt/ KL 催化剂存在再生性能和抗硫性能差的缺点,限制了该催化剂工业应用的继续扩大。

因此,研究该反应催化剂的失活和再生便显得尤其重要。

催化机理:Pt/ KL 催化剂属于单功能催化剂,烷烃在催化剂的金属中心上通过端点吸附闭环,然后脱氢芳构化生成芳烃。

L 分子筛孔道是由钙霞石笼通过氧桥与六方柱笼交替连接,形成一维十二元环孔道,孔口直径为0. 71 nm,由于这种特定的结构和分子筛静电场效应使催化剂的活性金属与载体间发生强相互作用,造成镶嵌在主孔道钙霞石笼中铂晶粒易于生成大量的粒子态铂或超高分散态铂,这些铂物种具有很高的脱氢环化活性,是烷烃芳构化反应的活性中心,使催化剂具有高芳构化反应活性。

经过研究,积炭和Pt 晶粒聚集长大是Pt/ KL 催化剂失活的主要原因。

积炭堵塞了分子筛孔道,Pt 晶粒的聚集长大使活性中心位减少,且较大的Pt 晶粒也可能堵塞分子筛孔道,导致催化剂性能降低。

由此可知恢复催化剂活性的最佳方法是烧炭,烧炭可以有效恢复催化剂的比表面积、孔体积和反应性能,。

除去积炭的方法主要有氧气烧焦法、水蒸气法、苯溶焦法以及氢气除炭法等,其中最常用的再生方法为氧气烧焦法。

烧炭的温度适宜选的低一点,因为低温可以可减缓Pt 晶粒的烧结,有利于催化剂的再生,适宜的烧炭温度为370 ℃。

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