催化剂工程导论1工业催化剂概述
第一章工业催化剂概述 PPT
1811年,俄国科学家从科学意义 上最先发现了催化作用,热得淀 粉水溶液中添加盐酸时促进淀粉 水解生成糖。
萌芽时期
1835年,Berzelius首先提 出“催化作用”
1875年耶可布(Cjacob) 建立了以Pt为催化剂得 接触法生产硫酸得工业 方法,就是化学工业得重 要进步。
J、J、 Berzeli
奠基时期
1907年油脂加氢生产硬化油,为近代有机工业 得先河。 (法国Scbatier 1912年获诺贝尔化 学奖 )
1904开始德国化学家Haber研究合成氨催化 剂,(1918年获诺贝尔化学奖)
大发展时期
1929年由法国E、J、Houdry开发流化床催 化裂化工艺(FCC)
非催化: A+B→AB
催化剂C: A+C→AC
AC+B→AB+C
A+B→AB
合成氨: N2+H2→NH3 Fe催化剂:N2+*→2N*
NH*+H*→NH2*
H2+* → 2H * N*+H*→NH* NH2*+H*→NH3+*
在500℃时,合成氨E非催= 334、6KJ/mol,E催=70 KJ/mol
催化剂与催化作用
催化循环
AB
P
separation
catalyst
bonding
AB
catalyst
P
catalyst
reaction
Ethylene Hydrogenation
Ni
C2H4 + H2 C2H6
工业催化知识点总结
工业催化知识点总结1. 催化剂的定义和分类催化剂是指能加速化学反应速率而本身不参与反应的物质。
根据催化反应的类型和应用范围，催化剂可以分为三类：均相催化剂、非均相催化剂和酶催化剂。
均相催化剂指在反应体系中与反应物相同的物质，非均相催化剂指在反应体系中与反应物相异的物质，酶催化剂是一种生物催化剂。
2. 催化剂的作用原理催化作用的基本原理是通过改变活化能，使得反应能够以更低的能量障碍进行。
催化剂在化学反应过程中会形成过渡态，通过吸附和解离反应物分子来降低活化能，从而提高反应速率。
而酶催化作用则是通过特定的活性位点使得反应物分子以更高效的方式进行化学反应。
3. 催化剂表面结构和活性位点催化剂表面结构和活性位点是催化剂催化作用的关键。
催化剂的活性位点是指能够吸附和反应反应物的部位，而催化剂的表面结构决定了活性位点的分布和特性。
在催化剂的设计和研究过程中，对催化剂表面结构和活性位点的理解和控制是至关重要的。
4. 催化反应的热力学和动力学催化反应的热力学和动力学性质对于理解和优化催化反应过程至关重要。
热力学研究了反应物与产物之间的化学平衡，而动力学研究了反应速率随时间的变化。
通过研究催化反应的热力学和动力学性质，可以优化催化剂的设计和反应条件。
5. 工业催化反应的应用工业催化反应在化工、能源、环保等领域具有重要的应用价值。
以氢气和氧气为反应物的合成氨催化反应、以氢气和一氧化碳为反应物的甲醇合成催化反应、汽油和柴油的加氢精制催化反应等都是工业上重要的应用。
6. 催化剂的设计和研究方法催化剂的设计和研究方法包括实验室合成和表征、计算模拟和理论研究等。
通过实验室合成和表征可以获得催化剂的物理和化学性质，通过计算模拟和理论研究可以对催化剂的结构和活性进行深入的理解。
在工业催化领域，通过对催化剂的设计和研究方法的不断深入和发展，可以为工业催化反应的高效和环保提供重要的技术支持。
7. 环保催化技术环保催化技术是指在保证催化反应效率的前提下，减少对环境的污染。
催化剂工程导论_大纲及思考题答案
催化剂课程教学内容及教学基本要求第一章工业催化剂概述本章重点催化若干术语和基本概念，难点催化剂的化学组成和物理结构。
第一节催化剂在国计民生中的作用本节要求了解催化剂在国计民生中的作用(考核概率5%)。
1 催化剂—化学工业的基石2 合成氨及合成甲醇催化剂3 催化剂与石油炼制及合成燃料工业4 基础无机化学工业用催化剂5 基本有机合成工业用催化剂6 三大合成材料工业用催化剂7 精细化工及专用化学品中的催化8 催化剂在生物化学工业中的应用9 催化剂在环境化学工业中的应用第二节催化若干术语和基本概念本节要求理解催化若干术语和基本概念(考核概率90%)，掌握催化剂的化学组成和物理结构(考核概率95%)。
1 催化剂和催化作用2 催化剂的基本特征3 催化剂的分类4 催化剂的化学组成和物理结构5 多相和均相催化剂的功能特点6 多相和均相催化剂的同一性7 新型催化剂展望第二章工业催化剂的制造方法本章重点是沉淀法和浸渍法，难点是催化剂的制备原理和技术要点。
第一节沉淀法本节要求理解沉淀法的分类(考核概率60%)，掌握沉淀操作的原理和技术要点(考核概率80%)，了解沉淀法催化剂制备实例(考核概率20%)。
1 沉淀法的分类2 沉淀操作的原理和技术要点3 沉淀法催化剂制备实例第二节浸渍法本节要求掌握各类浸渍法的原理和操作(考核概率80%)，了解浸渍法催化剂制备实例(考核概率20%)。
1 各类浸渍法的原理及操作2 浸渍法催化剂制备实例第三节混合法本节要求了解混合法制备催化剂（考核概率20%）第四节热熔融法本节要求了解热熔融法制备催化剂（考核概率20%）第五节离子交换法本节要求理解由无机离子交换剂制备催化剂，由离子交换树脂制备催化剂（考核概率40%）。
1 由无机离子交换剂制备催化剂。
2 由离子交换树脂制备催化剂。
第六节催化剂的成型本节要求了解催化剂成型工艺，几种重要的成型方法（考核概率20%）。
1 成型与成型工艺概述2 几种重要的成型方法第七节典型工业催化剂制备方法实例本节要求了解几种典型工业催化剂制备方法实例（考核概率20%）。
工业催化剂概述范文
工业催化剂概述范文工业催化剂是一种重要的化工原料，在化学反应过程中起到催化剂作用。
催化剂能够提高化学反应速率，降低活化能，从而改善反应效率。
工业催化剂的应用广泛，涵盖了许多行业，如石化、制药、化肥、化学合成等。
本文将对工业催化剂进行概述。
一、催化剂的基本原理催化剂作用于化学反应中，通过吸附和脱附对反应物分子进行活化，从而改变反应物的反应途径，提高反应活性。
催化剂能够降低活化能，使反应更容易发生，并且能够参与反应而不被耗尽，因此催化剂的使用可以节省反应物的用量，减少能源消耗。
催化剂的活性主要来自于其表面上的活性中心，这些活性中心可以与反应物形成化学键，并参与反应。
催化剂的表面活性中心可以是金属、合金、氧化物等，这些物质具有特定的电子结构和晶格结构，从而赋予催化剂特殊的催化性能。
此外，催化剂的形貌、结构等也对其催化性能有影响。
二、常见的工业催化剂1.贵金属催化剂贵金属催化剂包括铂、钯、铑等，这些催化剂具有很高的催化活性和选择性。
贵金属催化剂主要应用于有机合成反应、汽车尾气净化等领域。
2.过渡金属催化剂过渡金属催化剂包括铁、钴、镍等，这些催化剂在有机合成、石化等领域具有重要应用。
过渡金属催化剂的催化性能受迁移率和空穴数的影响。
3.氧化物催化剂氧化物催化剂包括氧化锌、二氧化钛等，这些催化剂主要应用于化学合成、环境保护等领域。
氧化物催化剂通常具有较高的表面积和孔隙结构，能够提供大量的活性中心。
4.酸碱催化剂酸碱催化剂是催化反应中的两种常见类型。
酸催化剂能够提供质子，参与反应，如酸催化的酯化反应。
碱催化剂能够提供氢氧根离子，参与反应，如碱催化的甲醇酯化反应。
三、催化剂的应用1.石化工业石油催化裂化是石化工业中最重要的催化反应之一，通过催化剂的作用，将重质石油馏分转化为高附加值的轻质石油产品。
催化裂化过程中使用的催化剂通常为沸石系列催化剂。
2.制药工业在制药工业中，催化剂广泛应用于有机合成反应。
例如，金属催化剂用于苯甲酸的氢化反应，氧化物催化剂用于氧化反应等。
工业催化剂概述
第一章※工业催化剂概述1.举例说明催化剂在国计民生中的作用。
P2答：（一）合成氨;（二）合成甲醇;（三）催化剂与石油炼制及合成燃料工业;（四）基础无机化学工业用催化剂;（五）基本有机合成工业;（六）三大合成材料（合成树脂与塑料、合成橡胶、合成纤维）;（七）精细化工及专用化学品;（八）生物化学工业;（九）环境化学2.1976年国际纯粹及应用化学协会公布的催化作用的定义是什么？P12答：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。
3.什么是催化剂的基本特征？P13 答：①催化剂能够加快化学反应速率，但本身并不进入化学反应的计量。
②催化剂对反应具有选择性，即催化剂对反应类型、反应方向和产物的结构具有选择性。
③催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。
④催化剂只能改变化学反应的速率，而不能改变化学平衡的位置。
⑤催化剂不改变化学平衡，意味着对正方向有效的催化剂，对反方向的反应也有效。
4.为什么催化剂只能改变化学反应的速度，而不能改变化学平衡的位置？P14答：在一定外界条件下某化学反应产物的最高平衡浓度，受热力学变量的限制。
换言之，催化剂只能改变达到（或接近）这一极限值所需要的时间，而不能改变这一极限值的大小。
5.为什么对正方向有效的催化剂对反方向的反应也有效？P14答：催化剂不改变化学平衡，故对正方向有效的催化剂，对反方向的反应也有效。
换言之，正反应的催化剂也是逆反应的催化剂。
6.根据聚集状态如何对催化剂进行分类？P15答：液体、固体、气体7.按工艺和工程特点如何对催化剂进行分类？P17答：多相固体催化剂；均相配合物催化剂；酶催化剂。
8.主催化剂的定义是什么？P18 答：起催化作用的根本性物质，没有它，就没有催化作用。
9.共催化剂的定义是什么？P18 答：能和主催化剂同时起催化作用的组分。
10.助催化剂的定义是什么？P18 答：催化剂中具有提高主催化剂活性、选择性，改善催化剂的耐热性、抗毒性，机械强度和寿命等性能的组分（通常本身无催化活性或具很低的活性）。
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：NO2SO2 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)360年代：均相络合催化剂；分子筛催化剂。
工业催化--第一章工业催化剂概述
• 据统计，20世纪70年代末，全球催化剂销售额 仅约10亿美元，而到1990年，已达60亿美元。
• 表1-1和表1-2是相关的统计数据。
• 目前，世界生产催化剂的主要大型企业约100 余家，主要分布在欧美国家。
工业催化
化工学院精细化工系 朱新宝 教授
◇ 主要教材：
工 业 催化
黄仲涛主编
化学工业出版社
主要参考教材
• 催化剂设计与制备工艺 许越主编 化学工业 出版社
• 催化剂生产原理 赵九生等编 科学出版社 • 工业催化基础 赵光等编著 哈尔滨工程大学
出版社 • 工业催化剂分析测试表征 刘希尧等编著
烃加工出版社 • 催化剂工程导论 王尚弟等著 化学工业出版社
• 有关催化剂的开发，目前已有程度不同的进展。
• 新型的合成燃料，包括甲醇等醇基燃料、甲基 叔丁基醚、二甲醚等醚基燃料以及合成汽油等 烃基燃料。
• 由异丁烯与甲醇经催化反应而制得的甲基叔丁 基醚(MTBE)是一种醚基燃料，兼作汽油的新 型抗爆添加剂，取代污染空气的四乙基铅。
• 由两分子甲醇催化脱水，或由合成气(CO＋H2) 一步催化合成，均可得二甲醚。
• 石油是当代工业的血液。石油工业的蓬勃兴起， 是第二次世界大战后世界经济繁荣的主要文柱 之一。1990年，世界原油产量为6031.7万桶／ 日。
• 早期的石油炼制工业，从原油中分离出较轻的 液态烃（汽油、煤油、柴油）和气态烃类作为 工业和交通的能源。
• 早期主要用蒸馏等物理方法，以非化学、非催 化过程为主。
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节
催化剂的寿命 催化剂的失活 催化剂的再生 催化剂的安全使用
催化剂工程导论
第一章1.催化剂的基本特性：1）催化剂能够加快化学反应速率，但本身并不进入化学反应的计量；2）催化剂对反应具有选择性，即催化剂对反应类型、反应方向和产物的结构具有选择性；3）催化剂只能加速热力学上可能进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应；4）催化剂只能改变化学反应的速率，而不能改变化学平衡的位置；5）催化剂不改变化学平衡，意味着对正方向有效的催化剂，对反方向的反应也有效。
2.催化剂按工艺与工程分类：多相固体催化剂，均相配合物催化剂，酶催化剂。
3.多相固体催化剂包括：主催化剂，共催化剂，助催化剂（结构助催化剂，电子助催化剂，晶格缺陷助催化剂），载体，其他。
4.酶催化剂：高催化效率；选择性高；反应条件温和；可自动调节活性。
第二章1. 固体催化剂的制备所需的单元操作：溶解，熔融，沉淀，浸渍，离子交换，洗涤，过滤，干燥，混合，成型，焙烧和还原。
2. 工业催化剂的传统制造方法：沉淀法，浸渍法，混合法，离子交换法，热熔融法。
3. 沉淀法分为：单组分沉淀法，共沉淀法，均匀沉淀法，浸渍沉淀法，导晶沉淀法。
4. 沉淀剂的选择原则：1）尽可能使用易分解挥发的沉淀剂；2）形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤；3）沉淀剂的溶解度要大；4）沉淀物的溶解度应很；5）沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染。
5. 沉淀带入的杂质的原因：表面吸附，形成混晶，机械包藏。
6. 沉淀形成的影响因素：浓度，温度，PH值，加料方式和搅拌强度。
7. 浸渍法：过量浸渍法，等体积浸渍法，多次浸渍法，浸渍沉淀法，喷洒流化法浸渍法，蒸汽相浸渍法。
8. 成型方法：压片成型，挤条成型，喷雾成型，转动成型。
9. 焙烧的目的：1）通过物料的热分解，除去化学结合水和挥发性物质（如CO2、NO2、NH3），使之转化为所需的化学成分，其中可能包括化学价态的变化；2）借助固态反应、互溶、再结晶，获得一定的晶型、微粒粒度、孔径和比表面积等；3）让微晶适度地烧结，提高产品的机械强度。
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1.1.5 基本有机合成工业用催化剂
基本有机合成工业：基于低分子有机化合 物的合成反应 存在反应速度慢及产物多的普遍规律 研究关键：寻找高活性和选择性的催化剂，以期工业化。
1.1.5 基本有机合成工业用催化剂举例
加氢, 苯→环己烷 — Raney Ni 脱氢，乙苯→苯乙烯 — Fe3O4(Cr,K氧化物)
90%以上的化工产品，80%化学工业过程（ 石油加工、传统化学工业、食品工业、建材 工业、精细化学品工业、环保产业等）是采 用催化过程来实现的。
催化剂的销售额在100多亿美元。与催化剂 相关的销售收入可达近千亿美元
催化剂是化工技术的核心
催化剂正日益广泛深入地渗透于
• 石油炼制工业 • 化学工业 • 高分子材料工业 • 生物化学工业 • 食品工业 • 医药工业 • 环境保护产业
单质 离子
催化剂举例 强阳性，Na 强阴性，I2,Cl2 中性，活性炭
Al2O3, AlCl3, BF3 H2SO4, H3PO4 Pt, Ni Ni2+,V5+
反应类别
供电子体（D） 受电子体（A） 电子供受体（D-A）
酸碱反应
酸碱反应
氧化还原反应
氧化还原反应,酸碱反应
1.2.3.4 按Cat.组成及功能
作为燃料电池燃料使用 •合成甲醛、二甲醚、醋酸、甲酸甲酯和碳酸二甲酯的原料
（二）合成甲醇Cat.（I）
•合成甲醇需要多种催化剂
•国内常用的催化剂
✓CuZn-Al(中低压法) ✓CuZn-Cr(高压法)
1.1.3催化剂与石油炼制及合成燃料工业
早期的石油炼制 — 蒸馏等物理方法为主 近代的石油炼制 —催化裂化、烷基化、加氢精制、加
1.1.1 催化剂——化学工业的基石
化学物质多达一千万种，大部分近20年发现合成 现化燃料工业和化学工业生产，80％以上采用催 化过程。 20世纪70年代末，全球Cat.销售额仅10亿美元； 1990年，达60亿美元。 世界生产Cat.的主要大型企业～100余家，主要分 布在欧美国家。
催化剂是化工技术的核心
1.2.3.3 按元素周期律
主族元素：单质电负性不大，反应性较大，很少作催化剂， 其化合物不具备氧化还原催化性质，具有酸－碱催化作用
副族：（过渡元素）易发生电子的传递过程。其单质或离 子具有较好的氧化还原、离子有时具有酸－碱催化
1.2.3.3 按元素周期律
元素类别 存在状态 主族元素 单质
化合物 含氧酸
均相反应（homogeneous catalysis reaction）：催化剂和 反应物形成均一相时，如：气相均相催化反应，液相均相 催化反应；
1.2.3.1 按聚集态
多相催化反应（非均相催化反应）（heterogenous catalysis reaction） 气－固多相催化反应，液－固多相催化反应，气－ 液－固三相反应
均相－多相催化反应”，如酶、固相化络合催化剂 等催化具均相－多相双重性质
这样的分类往往不能客观地反映出Cat.的作用本 质和内在联系。
1.2.3.2 根据化学键分类
化学键类 型
金属键
等极键
离子键
配位键
催化剂举例
过渡金属（Pt, Ni），活性炭
BPO，AIBN等引发剂燃烧过程中 形成的自由基
MnO2,醋酸锰，尖晶石
硫酸:化学工业之母，化工强弱标志 硝酸：炸药工业之母，工业和国防价值
硫酸生产
✓ 早期，NO2为催化剂，设备大，硫酸浓度低 ✓ 1918年，钒催化剂，活性高、抗毒性好、价格低，成本降低
硝酸生产
✓ 早期，浓硫酸分解硝石制取，成本高，生产能力小 ✓ 高温电弧法，氨和氧直接化合，能耗大 ✓ 1913年，Pt-Rh催化剂的开发，奠定硝酸现代生产方法
✓ 直接经济效益：1$ Cat.= $ 195 prod
催化剂是化工技术的核心(II)
• 间接经济效益
✓ 广辟自然资源，促进技术革新； ✓大幅度降低产品成本，提高产品质量；
✓ 合成出用其它方法不能得到的产品。 ✓ 保护大气、水源和土圵，防止环境污染 ✓ 有效治理废渣、废水和废气的污染
• 没有Cat.，就没有现代化学工业，Cat. 是化学工业的基石。
1.1.9 环境化学中Cat.应用
研究热点 催化脱硫、 烃类氧化催化剂 氮氧化物净化催化剂 汽车尾气净化三效催化剂 净化污水的酶催化剂
1.2 催化术语和基本概念
1.2.1 Cat.与催化作用
1836年，瑞典Berzelius提出Catalysis，认为催化剂破坏了 阻碍分子反应的正常力 1894年，德国W. Ostwald认为催化剂是一种加速反应而不 影响化学平衡的作用
3. Cat.只加速热力学上可能进行的化学反应 4. Cat.只改变化学反应速度，不改变化学平衡 位置 5. 催化剂不改变化学平衡，故对正方向有效的 催化剂，对反方向的反应也有效。 6. 寿命。
1.2.3 催化剂的分类
1.2.3.1 按聚集态：
液体（H3PO4）、固体（熔铁，MnO2）、气体（NO2）
催化技术、合成技术、分离提纯技术、测试技术等
1.1.8 生物化学工业中Cat.的应用
生化过程研究以活体细胞为催化剂，或由细胞提 取酶为催化剂的生物化学反应过程。 医药和农药工业 — 生产激素、抗生素、胰岛素等 高效药物、农药和细菌肥料等。 食品工业 — 生产发酵食品、调味品、饮料、有机 酸、氨基酸、甜味剂、等保健食品 能源工业—发酵产生甲烷、甲醇等能源。 冶金工业—细菌浸出法萃取金属。 化工原料生产——甲醇、乙醇、异丙醇等
丁烷→丁二烯 — Cr2O3/Al2O3 氧化，乙烯→环氧乙烷 — Ag/载体 氨氧化，丙烯→丙烯腈— 钼酸铋（U，Sb氧化物）
氯化（氧氯化），乙烯→氯乙烯 — CuCl2/Al2O3 羰化，制醛、醇，丙烯→丁醛 — 羰基钴等；
制醋酸，甲醇→醋酸 — Rh络合物。
1.1.6 三大合成材料工业用催化剂
• 关于光催化、电催化 • 自由基型聚合反应引发剂 • 阻抑链反应的添加物——阻聚剂 • 溶剂效应
1.2.2 Cat.的基本特性
1. R↑，活性，即加快化学反应速度的关键特性— —共性 2. S，选择性——特殊性和专用性
对反应类型的选择性 对反应方向的选择性 对产物结构的选择性
1.2.2 Cat.的基本特性
裂化催化剂 — 应用最广、产量最多的催化剂
1.1.3催化剂与石油炼制及合成燃料工业
预计石油约50年左右可开采 寻找能源天然气和煤 “石油以后”的时代，C1化学应运而生 含一个碳原子的化合物（甲烷、甲醇、CO、CO2、 HCN等）参与的化学反应。
1.1.4 基础无机化学工业用Cat.
基础无机化工产品 — “三酸两碱”为核心
1.1.2．典型事例
（一）合成氨Cat.
合成氨工艺重大历史意义
20世纪初Harber等开发出合成氨铁催化剂
N2+3H2
2NH3
CH4 + H2O
（天然气）
ΔH = -91.44 KJ/mol
3H2 + CO
CnHm + nH2O
（石油脑）
CO + H2O
（n+m/2）H2 + nCO
H2 + CO2
催化剂工程导论
Catalyst Engineering Introduction
工业催化剂概述
第一章 工业催化剂概述
➢重点
•催化若干术语 •基本概念
➢难点
•催化剂的化学组成 •催化剂物理结构
1.1 催化剂在国计民生中的作用
1 催化剂—化学工业的基石 2 合成氨及合成甲醇催化剂 3 催化剂与石油炼制及合成燃料工业 4 基础无机化学工业用催化剂 5 基本有机合成工业用催化剂 6 三大合成材料工业用催化剂 7 精细化工及专用化学品中的催化 8 催化剂在生物化学工业中的应用 9 催化剂在环境化学工业中的应用
IUPAC定义：P12 新定义：P13
1.2.1 Cat.与催化作用
假设循环：
R
催化剂
催化剂-R
P
催化反应循环图
R——反应物，P——产物 催化剂-R——反应物和催化剂反应合成的中间物种
1.2.1 Cat.与催化作用
• 工业催化剂是指一种化学品、生物物质或多种这 些物质组成的复杂体系，所起作用是化学方面的
1.1.7 精细化工及专用化学品
专用化学品:指专用性质较强,能满足用户对产品性 能要求、采用较高技术和中小型规模生产的高附 加值化学品或合成材料
精细化学品：指专用性不甚强的高附加值化学品
精细及专用化学品品种多，涉及多种反应，且一 种产品要涉及多步反应。
1.1.7 精细化工及专用化学品
精细化学品结构复杂→新技术，产品纯度要求高→确保质 量，合成工序多→提高效率，流程长→缩短流程，节约能 耗
国际知名的催化剂公司 (II)
• Engelhard 恩格尔哈德公司 • Akzo Nobel 阿克苏•诺贝尔公司 • Intercat 公司 • Dow Chemical 公司
催化剂是化工技术的核心(I)
•小产量、高附加产值的特殊精细化学品
✓1984年，US石油炼制和石油化工两大 类Cat.销售总额$13.3亿；两大类石油化 工产品销售总额$ 2590亿
三大合成材料—合成树脂与塑料、合成橡胶、合 成纤维 1953年,Ziegler-Natta型Cat.,化学工业中里程碑,聚 合物生产带来历史性飞跃. 乙烯→聚乙烯 100－300MPa→近常压 20世纪90年代，茂金属Cat.等新型聚烯烃催化剂 有更高活性和选择性 合成橡胶工业如丁苯橡胶等都需催化剂 合成纤维工业中，四大合成纤维生产都需催化剂
1.2.4 化学组成和物理结构
1.2.4.1 多相固体Cat.
目前石化工业使用比例最高的催化剂