工业催化剂常规分类
催化剂知识点总结

催化剂知识点总结一、催化剂的定义催化剂的定义是指一种物质,在化学反应中能够降低反应的活化能,从而加速反应速率,同时在反应结束后能够保持不变。
催化剂通过提供一个特定的反应路径,使得反应能够以更低的能量代价进行,从而加速反应速率。
催化剂在反应结束后与反应物质和生成物质之间不存在化学变化,因此可以在反应结束后继续参与其他化学反应。
二、催化剂的分类根据催化剂的性质和作用机制,通常可以将催化剂分为以下几类:1. 催化剂的形态分类根据催化剂的形态,可以将催化剂分为固体催化剂、液体催化剂和气体催化剂。
固体催化剂是最常见的一种,其具有良好的稳定性和高效的重复使用率,在工业生产中得到广泛的应用。
液体催化剂一般应用在有机合成等领域,而气体催化剂则常用于气相反应。
2. 催化剂的化学成分分类根据催化剂的化学成分,可以将催化剂分为金属催化剂、非金属催化剂和生物催化剂。
金属催化剂是应用最为广泛的一类,其具有良好的活性和选择性,特别是在有机合成反应中得到了广泛应用。
非金属催化剂则包括了氧化物、硫化物、氮化物等多种化合物,这些化合物具有比金属催化剂更多的表面活性位点和更丰富的表面化学特性,因此在某些催化反应中具有更好的催化性能。
生物催化剂包括了酶、酶模拟剂等,在生物技术领域得到了广泛应用。
3. 催化剂的作用机制分类根据催化剂的作用机制,可以将催化剂分为酸催化剂、碱催化剂、氧化催化剂、还原催化剂等各种类型。
酸催化剂和碱催化剂是最常见的两类催化剂,它们通过提供H+或OH-离子来促进反应进行。
氧化催化剂和还原催化剂则包括了金属氧化物、过渡金属催化剂等,它们通过氧化还原反应来催化反应进行。
三、催化剂的作用机制催化剂加速反应速率的作用机制一般包括以下几种:1. 提供活化能的降低催化剂可以通过提供一个特定的反应路径,使得反应能够以更低的能量代价进行,从而降低反应的活化能。
这种降低活化能的机制是催化剂加速反应速率的主要原因。
2. 提供反应位点催化剂通常具有一些特定的表面活性位点,它们可以吸附反应物质,并且使得反应物质之间更容易发生反应。
化工工业催化导论4酸碱催化剂及其催化作用

4-1 酸碱催化剂及其催化作用
3. 酸、碱中心的形成与结构 固体酸的制备技术
可溶性金属盐 H2SO4
沉淀
浸渍
500-600℃ 煅烧
SO42-/MXOY
沉淀剂
4-1 酸碱催化剂及其催化作用
3. 酸、碱中心的形成与结构 常见固体酸碱催化剂酸碱中心形成 (1) 浸渍法可以得到B酸位 (2) 卤化物可以提供L酸位 (3) 离子交换树脂可以提供B酸碱 (4) 单氧化物酸碱中心形成
3. 酸、碱中心的形成与结构 常见固体酸碱催化剂酸碱中心形成
OH- OH- OH- OH- OH-
O2- O2- O2- O2- O2- O2O2- O2- O2- O2- O2- O2- O2-
O2-
O2-
O2-
O2-
O2- O2- O2- O2- O2- O2-
O2- O2- O2- O2- O2- O2- O2-
(℃)
4-1 酸碱催化剂及其催化作用
2. 固体表面的酸碱性质及其测定
4-1 酸碱催化剂及其催化作用
2. 固体表面的酸碱性质及其测定 (3) 酸-碱对协同位
某些反应,已知虽由催化剂表面上的酸位所催化, 但碱位或多或少地起一定的协同作用。有这种酸- 碱对协同位的催化剂,有时显示更好的活性,甚至 其酸-碱强度比较单个酸位或碱位的强度更低。例 如ZrO2是一种弱酸和弱碱,但分裂C-H的键的活性, 较更强酸性的SiO2-Al2O3高,也较更强碱性的MgO 高。这种酸位和碱位协同作用,对于某些特定的反 应是很有利的,因而具有更高的选择性。这类催化 剂叫酸碱双功能催化剂。
4-1 酸碱催化剂及其催化作用
5. 固体超强酸和超强碱及其催化作用 固体超强酸和超强碱
固体酸的强度若超过100%硫酸的强度,则称之 为超强酸。因为100%硫酸的酸强度用Hammett酸 强度函数表示时为H0 = -11.9,故固体酸强度H0 < -11.9者谓之固体超强酸或超酸。常见的固体超强 酸有ClSO3H、SbF6-SiO2·ZrO2、SO42-·Fe2O3。
1. 催化剂与催化作用基本知识

规定转化率所需的温度和空速表示法
用完成给定的转化率(如XA=80%)所需 要的温度来表示,温度越低活性越高。
压力、原料气浓度和停留时间等条件都必须 相同
用完成给定的转化率(如XA=80%)所需 要的空速表示,空速越高活性越好。
反应温度、压力、原料气浓度都必须相同。
单程转化率
有些反应因受热力学平衡限制,平衡转 化率不高,为了充分利用原料,需将反 应产物分离,然后补充新鲜原料再循环 使用。 对一次通过催化剂的转化率称为单程转 化率。
转换频率是指每个催化中心上单位时间内产生 的给定产物的分子数(TOF)。 催化剂在更换前每个催化活性中心上的催化循 环周转超过十亿(109)次。
催化剂是如何加速反应速率的?
N2+3H2=2NH3
无催化剂存在时,在500oC、常压条件下,反应活化能 高,~334 kJ/mol 。此条件下反应速度极慢,竞不能觉察出 氨的生成。
催化反应速率表示法
反应速率表示反应快慢,一般有三种表 示方法。
以催化剂重量为基淮 以催化剂体积为基准 以催化剂表面积为基准
在催化反应动力学的研究中,活性多用 反应速率来表达。
反应速率表示方法
A→B
以V、S和W分别代表催化剂的体积、表面积和重量
(1)rv=(1/V)·(dNA/dt)=(1/V)·(dNB/ dt) [mol·cm-3·h-1] (2)rs= (1/s)·(dNA/dt) =(1/s)·(dNB/dt) [mol·cm-2·h-1] (3)rw= (1/w)·(dNA/dt) =(1/w)·(dNB/dt)
时空产率表示法
工业用分子筛裂化催化剂的种类

工业用分子筛裂化催化剂的种类若依分子筛分类,目前工业用分子筛裂化催化剂大致可分为稀土Y(REY)、超稳Y(USY)、稀土氢Y(REHY)三种。
此外,尚有一些复古型的催化剂。
1、REY型分子筛催化剂REY型分子筛催化剂具有裂化活性高、水热稳定性好、汽油收率高的特点,但其焦炭和干气的产率也高,汽油的辛烷值低。
主要原因在于它的酸性中心多、氢转移反应能力强。
REY型分子筛催化剂一般适用于直馏瓦斯油原料,采用的反应条件比较缓和。
在七八十年代,它是我国主要使用的裂化催化剂品种。
2、USY型分子筛催化剂USY型分子筛催化剂的活性组分是经脱铝稳定化处理的Y型分子筛。
这种分子筛骨架有较高的硅铝比、较小的晶胞常数,其结构稳定性提高、耐热和抗化学稳定性增强。
而且由于脱除了部分骨架中的铝,酸性中心数目减少,降低了氢转移反应活性,使得产物中的烯烃含量增加、汽油的辛烷值提高、焦炭产率减少。
3、REHY型分子筛催化剂REHY型分子筛催化剂是在REY型催化剂的基础上降低了分子筛中的RE3+的交换量,而以部分H+代替,使之兼顾了REY和HY分子筛的优点。
REHY分子筛的活性和稳定性低于REY分子筛,但通过改性可以大大提高其晶体结构的稳定性,因此,REHY型分子筛催化剂在保持REY分子筛的较高的活性及稳定性的同时,也改善了反应的选择性。
REHY分子筛中的RE和H的比例可以根据需要调节。
裂化催化剂选择原则:裂化催化剂的品类有很多,如何根据需要和具体条件来选择适用的催化剂是一个须认真考虑的问题。
一般来说,有几个原则是可供参考的:(1)在掺炼渣油的比例增大时,要选用REHY乃至USY型分子筛催化剂。
若原料油的重金属含量高,则宜选用具有小表面积的基质的USY型催化剂。
(2)当要求的产品方案从最大轻质油收率向最大辛烷值—桶以至最大汽油辛烷值方向变化时,催化剂的选择也有相应地从REY向REHY以至USY型催化剂方向变化。
(3)根据现有装置的具体条件尤其是制约条件来选用催化剂。
重金属催化剂分类

可以将催化剂分为以下几类:
1. 贵金属催化剂:这类催化剂主要由铂、金、钯等贵金属制成,具有极高的催化活性、稳定性和选择性。
贵金属催化剂广泛应用于石油化工、有机合成、燃料电池等领域。
2. 非贵金属催化剂:这类催化剂主要由铁、钴、镍、钼等金属制成,通常采用氧化物或硫化物等化合物作为载体。
非贵金属催化剂在氧化还原反应、加氢反应、脱氢反应等方面具有优良的催化性能。
3. 过渡金属催化剂:这类催化剂主要由过渡金属元素如铁、钴、镍等制成,通常采用氧化物或碳化物等化合物作为载体。
过渡金属催化剂具有优异的氧化性能和耐高温性能,广泛应用于汽车尾气净化、燃料电池等领域。
4. 稀土金属催化剂:这类催化剂主要由稀土金属元素如镧、铈、钕等制成,具有独特的物理化学性质和催化活性。
稀土金属催化剂在烃类选择性氧化、汽车尾气净化等方面具有优良的催化性能。
重金属催化剂在工业生产中具有非常重要的作用,可以有效提高化学反应的速率和选择性,降低能耗和环境污染。
不同种类的重金属催化剂具有不同的特点和适用范围,选择合适的催化剂对于实现工业化生产至关重要。
化学催化剂在工业中的应用

化学催化剂在工业中的应用化学催化剂是指能够加速化学反应速率并参与反应而不参与反应的物质。
在工业化生产中,催化剂起到了至关重要的作用。
它们能够降低反应的能量要求,提高反应速率,并且在反应结束后能够得到回收和再利用。
本文将介绍化学催化剂在工业中的应用。
一、合成氨催化剂合成氨是工业中的重要反应,用于生产氨气。
它的反应是通过氢气和氮气的结合进行的。
然而,这是一个高温高压的反应,能量要求很高。
催化剂用于加速这个反应过程,常用的催化剂是铁和钼的化合物。
这些催化剂能够提供正确的反应表面,使得反应更加高效。
二、裂化催化剂裂化是一种石油加工过程,用于从原油中分离出不同种类的烃类化合物。
裂化催化剂在这个过程中发挥了重要作用。
催化剂常用的成分是硅和铝的氧化物,它们能够破坏石油中的大分子化合物,将它们分解成较小的分子。
这个过程能够提高石油的利用率,并产生更多的汽油和石油化学原料。
三、催化裂化重整催化剂催化裂化重整是炼油过程中的关键步骤之一。
它用于将低值的烷烃化合物转化为高值的芳烃化合物。
在这个过程中使用的催化剂主要成分是铂、铱和铳的氧化物。
这些催化剂在高温高压下能够引发反应,将烷烃转化为芳烃,并提高产率和选择性。
四、加氢脱硫催化剂加氢脱硫是一种常见的石油精炼过程,用于去除原油中的硫化物。
硫化物是一种有害物质,会对环境造成污染,并对催化剂和设备产生腐蚀。
在加氢脱硫过程中,催化剂常常是由钼、镍和钴的氧化物制成。
这些催化剂能够催化硫化物的加氢反应,将其转化为硫化氢并去除。
五、氧化剂氧化剂在化学工业中被广泛应用,用于促进氧化反应。
这些催化剂能够提供氧原子,使得被氧化物质能够与氧反应,并产生新的化合物。
常用的氧化剂有铂、钌和铋的氧化物。
它们广泛应用于生产中不同的氧化反应,如气体鉴别、金属氧化、有机氧化等。
综上所述,化学催化剂在工业中扮演着重要的角色。
它们能够提高反应速率,降低反应能量需求,并具有回收再利用的特点。
不同类型的催化剂在不同的工业过程中得到了应用,如合成氨催化剂、裂化催化剂、催化裂化重整催化剂、加氢脱硫催化剂和氧化剂。
工业催化剂的开发与应用

工业催化剂的开发与应用第一章:催化剂的概述催化剂是化学反应中的一种特殊物质,它不参与反应本身,但能够显著地促进反应速率,提高反应的选择性和效率。
催化剂在工业生产中应用广泛,能够实现废液处理、能源转化、有机合成、材料制备等多种目的。
催化剂分类:催化剂按照其组成结构可分为单质催化剂、化合物催化剂和生物催化剂。
按照反应类型可分为氧化还原催化剂、酸碱催化剂、酶催化剂等。
第二章:催化剂的开发工业催化剂的开发和研究涉及到多个领域,包括化学合成、物理化学、工程学、光电学等。
催化剂的开发有以下几个步骤:1.催化剂的配方设计催化剂的配方设计是催化剂开发的第一步,它涉及到选择合适的催化剂成分、载体、添加剂等,并进行充分的测试和优化。
2.预处理和制备在催化剂的制备过程中,预处理和制备是很关键的一步。
预处理可以去除不必要的杂质和保留有效成分,而制备则包括沉积、烘干、焙烧等步骤。
3.表征和测试表征和测试是催化剂开发的重要环节,它可以确认催化剂的成分和结构特点,并评估其反应性能。
第三章:工业催化剂的应用1.石化工业催化剂在石化工业中得到广泛应用,它能够加速反应速率,改善产物质量,节省生产成本。
在炼油过程中,催化剂可以帮助将低价石油转化为高价产品,如汽油、柴油等。
2.环保领域工业催化剂可以在环保领域应用,它主要涉及到大气污染、水处理等方面。
催化剂能够加速废气中的有害物质转化为无害或低害物质,减少污染物排放。
3.制药领域工业催化剂可以用于制药领域,主要是合成药物过程中的中间体或原料的合成。
通过催化转化反应,提高药物的纯度和选择性,降低药品的成本。
第四章:催化剂的研究进展1.纳米催化剂技术纳米催化剂技术是催化剂研究的热点方向之一,其主要成分是纳米粒子。
纳米催化剂相对于传统催化剂具有更大的比表面积和较强的化学活性,因此在能源转化、环保、生物技术等方面具有广泛的应用前景。
2.光催化剂技术在光催化剂技术中,光照可以激活催化剂表面的活性中心,在光催化反应中发挥重要作用。
工业催化

1.能够加速反应的速率而不改变该反应的Gibbs自由焓变化。
这种作用称为催化作用。
(1)催化剂是一种物质(2)能过与反应物相互作用(3)在反应的终结时它保持不变2.催化剂特征(1)催化剂只能加速热力学上的可以进行的反应,而不能加速热力学上无法进行的反应;(2)催化剂只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡的位置(平衡常数);(3)催化剂对反应具有选择性;(4)催化剂寿命。
催化剂失活原因:晶相变化、晶粒分散度的变化、易挥发组分的流失、易熔物的熔融。
3.工业催化剂的组分:活性组分、载体、助催化剂。
(1)活性组分是催化剂的主要成分,有时由一种物质组成,有时则由多种物质组成。
在寻找和设计某种反应所需的催化剂时,活性组分的选择是首要步骤。
(2)载体是催化活性的分散剂、粘合剂或支撑体,是负载活性组分的骨架。
载体的功能:①提供有效的表面和适宜的孔结构(维持活性组分高度分散是载体最重要的功能之一②增强催化剂的机械强度,使催化剂具有一定的形状③改善催化剂的传导性④减少活性组分的含量⑤载体提供附加的活性中心⑥活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用(3)助催化剂的作用:改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面构造、孔结构、分散状态、机械强度。
助催化剂的分类: 结构型和电子型①结构型助催化剂的作用——提高活性组分的分散性和热稳定性——与活性组分生成高熔点的化合物或固熔体而达到热稳定②电子型助催化剂的作用——改变主催化剂的电子结构,促进催化活性及选择性:③促进载体功能(4)溢流现象——固体催化剂表面的活性中心(原有的活性中心)经吸附产生出一种离子的或自由基德活性物种,它们牵移到其他活性中心上(次级活性中心)的现象。
溢流现象发生的条件——溢流物种发生的主源;接受新物种的受体是次级活性中心SMSI效应——氢溢流现象的研究,发现了另一类重要的作用,即金属、载体间的强相互作用4.催化剂指标——活性、选择性、稳定性(寿命)5.空速——反应气体在单位时间内通过给定体积催化剂的气体的体积数即GHVS=cm3/(cm3.h).或指反应液体在单位时间内通过给定体积(或质量)催化剂的液体的体积数(或质量),即LHVS=ml/(ml.h)时空产率——一定条件下(温度、压力、进料组成、进料空速均一定),单位时间内单位体积或单位质量的催化剂所得产物的量。
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七)制酸催化剂(Acid manufacture catalyst) 1.硫酸生产用钒催化剂(Vanudium 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(Frist stage catalyst for ammonia combined ) 2.二段制氮催化剂(Second stage catalyst for nitrogen manufacture ) 九)氧化催化剂(Oxidation catalyst) 一氧化碳选择性氧化催化剂(CO selective oxidation catalyst )
三)加氢催化剂(Hydrogenation catalysts ) 1.苯加氢制环已烷催化剂(Benzene hydrogenation to cyclohexane catalyst ) 2.苯胺加氢制环已烷催化剂( Aniline hydrogenation to cyclohexylamine 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 Catayst ) 1.氨合成催化剂(Ammonia synthesis catalyst) 2.低温氨合成催化剂(Low temperatuer 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)
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)
四)脱氢催化剂(Dehydrogenation catalysts) 1.乙苯脱氢制苯乙烯催化剂(Erhylbenzene dehydrogenation to strene catalyst ) 2.异丙醇脱氢制丙酮催化剂(Isopropanol dehydrogenation to acetone catalyst ) 3.甲荃乙荃酮催化剂(Methyl ethyl ketone by hydrogenation catalyst ) 4.环烷脱氢催化剂(Naphthene dehydrogenation catalyst ) 5.脱氢环化催化剂(Dehydrocyclization catalyst ) 6.芳构环化脱氢催化剂(Aromatic cyclodehydrogenation catalyst ) 五)脱水催化剂(Dehydration catalyst ) 1. 醇脱水制烯烃催化剂(Alcohols dehydration to alkenes catalyst ) 2.脂肪酸与氨脱水制脂肪腈催化剂(Fatty acid and ammonia dehydrating to fatty nitriles catalyst ) 六)羰基合成催化剂(Oxo catalyst ) 七)酯化催化剂(Esterification catalyst )
3.苯酚加氢催化剂(Phenol hydrogenation catalyst )
4.苯与四氢萘加氢催化剂(Naphthalene & tetrahydro naphthalene hydrogenation ) 5.油脂加氢催化剂(Fata and oils hydrogenation catalyst ) 6.脂肪腈加氢催化剂(Fatty nitriles hydrogenation to fatty amine catalyst ) 7.还原催化剂(Reduction catalyst ) 8.芳烃加氢催化剂(Aromatics hydrogenation catalyst ) 9.选择加氢催化剂(Selective hydrogenation catalyst ) 10.二烯烃选择加氢催化剂(Dialkenes selective hydrogenation catalyst )
二、炼油催化剂(Refining catalyst)
一)重整催化剂(Reforming catalyst) 1.铂重整催化剂(Platinum reforming catalyst ) 2.双金属重整催化剂(dual metal reforming catalyst ) 3.多金属重整催化剂(Multimetal reforming catalyst ) 4.芳构化催化剂(Aromatization catalyst ) 5.烯烃二聚催化剂(Dimerization catalyst ) 6.异构化催化剂(Isomerization caracking catalyst ) 1.镉镍催化剂(Tungsten-nickel Sulfide Catalyst ) 2.温和加氢裂化催化剂(Mild hydrocracking catalyst ) 四)加氢精制催化剂(Hyrorefining catalyst) 1. 加氢脱硫催化剂(Hydrodesulfurization catalyst) 2.加氢脱氮催化剂(Hydrodenitrogenation catalyst) 3.加氢脱金属催化剂(Hydrodemetallization catalyst) 五)加氢处理催化剂(Hydrotreating catalyst) 1.加氢催化剂(Hydrogenation catalyst) 2.加氢饱和催化剂(Hydrostturation catalyst) 3.渣油加氢脱硫催化剂(Residue hydrodesulfurization catalyst) 六)烷基化催化剂(Alkylating catalyst) 1.硫酸催化剂(Sulfuric acid catalyst) 2.氢氟酸催化剂(Hydrofluoric acid catalyst) 3.固体酸催化剂(Solid acid catalyst) 七)其他催化剂 1.硫回收催化剂(Sulfur recovery catalyst) 2.克劳斯尾气处理催化剂(Claus Unit tail gas treatment catalyst) 3.脱硫醇催化剂(Sweetening catalyst)
三、石油化工催化剂(Petrochemical catalyst)
一)聚合催化剂(Polymerization catalyst) 1.齐格勒催化剂(Ziegler catalyst) 2.齐格勒-纳塔催化剂(Ziegler-Natta Catalyst ) 3.过氧化物催化剂(Peroxide polymerization catalyst) 4.茂金属催化剂(Metallocene catalyst) 二)氧化催化剂(Oxidation catalyst) 1.萘氧化制苯酐催化剂(Naphthalene oxidation to phthalic anhydride) 2.邻二甲苯氧化制苯酐催化剂(O-xylene oxidation to phthalic anhydride 3.苯氧化制顺酐催化剂(Benzene oxidation to maleic anhydride ) 4.丁烯氧化制顺酐催化剂(Butene oxidation to maleic anhydride) 5.丁烷氧化制顺酐催化剂(Butane oxidation to maleic anhydride) 6.乙烯氧化制环氧乙烷催化剂(Ethylene oxide catalyst ) 7.甲醇氧化制甲醛催化剂(Methanol oxidation to formaldehyde catalyst ) 8.环已烷氧化制已二酸催化剂(Adipic Acid Catalyst ) 9.丙烯氧化制丙烯酸催化剂(Propene oxidation to Acrylic Acid ) 10.醋酐制造催化剂(Acetic Anhydride Catalyst ) 11.丁烯氧化制醋酸乙烯催化剂(Ethylene oxidation to Acetylene ) 12.氧化脱氢催化剂(Oxydehydrogenation catalyst ) 13.乙烯氧氯化制氯乙烯催化剂(Ethylene oxchlorination catalyst ) 14.丙烯氨氧化制丙烯腈催化剂(Propene ammoxidation )