催化原理与技术.pptVIP

绪 论 催化课程的特点 教材、主要参考书和文献资料 催化与能源 催化与新材料 催化与环境 催化科学与技术的发展 1、催化课程的特点 交叉学科：化学、化工、物理学、材料学、生命科学、环境科学等（研究活跃，发展空间大） 重要性（核心技术）：炼油、石油化工、化学工业、能源、环保、材料、制药、轻工业等 （能源，环境，新材料） 工科：工业催化 化学工程与技术一级学科之下的二级学科 理科：催化化学 物理化学二级学科之下的三级学科 1、催化课程的特点 催化作用：催化剂促进化学反应速度的现象 催化科学：研究催化作用原理的学问 催化技术：催化科学原理应用的具体表现 1、催化课程的特点 分析化学（仪器分析）：反应产物分析；催化剂表征 无机化学：催化剂的制备化学 有机化学：催化反应 生物化学：酶催化反应 物理化学：催化动力学；催化热力学；催化剂结构化学 化学工程学：催化反应工程及设计 （前四者为催化化学；后二者为催化原理） 化纤 苯基聚合物 萘基聚合物 环境催化主要内容：高效利用能源中的催化技术 提高现有能源的利用率（重油转化） 利用更清洁的能源（天然气） 利用二次能源（氢能、燃料电池） 利用可再生能源（生物质） 减少交通带来的环境问题（汽车尾气） 废气、废液的净化 废水的转化和利用 解决非化学过程带来的环境问题(例如:催化燃烧) 生态高效催化过程 温室气体的减排与治理 土壤与水的治理 室内室外气体的净化 居家用用户友好的智能催化技术 什么是环境催化？ 用于减少环境不容物（environmental unacceptable compounds）排放的催化技术。 环境污染问题日益严重 1990年代以来发展迅速 用于环境保护催化剂的比例攀升！ 催化技术是保护环境的核心技术！ 环境催化的特点 反应条件取决于上游单元（汽车尾气） 涉及范围广。 炼油和化学过程 生活和运输过程等工业生产和日常生活 反应条件苛刻 极低和极高温度；极高空速和超低浓度 进料组成不固定；毒物不可消除 环境催化对催化剂的要求 要求处理的有害物质含量极低。 含氰废水中氰含量小于1000ppm处理后要求至?g/g或ng/g级。（极高的催化效率） 要求处理气体或液体量大。 火力发电厂锅炉排放尾气60万kW为16万m3.(机械强度高)。 被处理物中含多种物质（粉尘、重金属、各种毒物） 抗毒能力强，化学稳定性高，选择性好 反应条件经常剧烈变动。 催化剂适应款反应条件 环境催化的研究领域 废气减排 机动车尾气，温室气体，NOx，SOx, VOCs，室内污染物，等等 土壤和水源的恢复 有机污染废水光催化降解 环境友好化工工艺 高选择性新催化过程（苯羟基化） 新型燃料催化技术 清洁汽油等 用户友好催化技术 自清洁材料等 汽车尾气三效催化剂 1970年代：CO和碳氢化合物— Pt-Pd-Rh催化剂 1990年代： CO、碳氢化合物和NOx—单Pd催化剂 现在希望：过渡金属催化剂、复合稀土氧化物催化剂、钙钛矿型催化剂 现在的难点：柴油发动机和在贫燃条件下操作的汽油发动机空然比（空气与燃料之比）大于17：1，甚至更高，此时发动机的动力性能可大大提高。生成的CO、HC的数量明显减少，然而NOx的排放量大大增加，超出了目前催化剂的操作范围。正在研究开发贫燃条件下的三效催化剂。 Refining scenario for 2010 辛烷值和十六烷值 辛烷值：汽油在汽油机中燃烧时的抗震性指标 。常以标准异辛烷值规定为100，正庚烷的辛烷值规定为0，这两种标准燃料以不同的体积比混合起来，可得到各种不同的抗震性等级的混合液，在发动机工作相同条件下，与待测燃料进行对比。抗震性与样品相等的混合液中所含异辛烷百分数，即为该样品的辛烷值。汽油辛烷值大，抗震性好，质量也好。 十六烷值：表示柴油在柴油发动机中燃烧时的自燃性指标。常以纯正十六烷的十六烷值定为100，纯2-甲基萘的十六烷值定为零，以不同的比例混合起来，可以得到十六烷值0至100的不同抗爆性等级的标准燃料，并在一定结构的单缸试验机上与待测柴油做对比。 清洁柴油中的催化技术 深度加氢脱硫脱氮催化技术 深度氧化脱硫催化技术 （常压、100?C、不需氢源） 生物（细菌）催化脱硫（BDS） （1996年法国Total0.5Mt/a工业装置） 加氢脱芳（需先加氢脱硫） 异构脱蜡 挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds)来源：机械、涂料装饰、表面防腐防锈、石化、制药、印刷、食品、制鞋等行业排放废气中的主要污染物。 特点：恶臭、致癌、易燃、易爆。 种类：脂肪族、芳香族、氯代烃、酮醛醇、醚酚环氧、酯酸、胺腈等。种类繁多！ 治理方法：水洗法、吸附法、直接燃烧法、催化燃烧法。 催化