稀土精细化学品化学解读.pptVIP

Shanghai Institute of Technology 第六章 稀土催化剂 催化剂是影响化学反应的重要媒介物，是开发许多化工产品生产的关键，约90%的化学过程都依赖于催化剂。 一个催化剂的改进或性能上的突破，必然会由于转化率、选择性的提高而大幅度提高设备生产能力和产品质量，带来巨大的经济效益。 每一种催化新材料的发现, 都推动化学工业的跳跃式发展。 催化剂是一种能够改变化学反应的速率，而本身又不参与最终产物的物质。催化剂的这种作用，叫做催化作用。 1976年，IUPAC(国际纯粹及应用化学协会)公布的催化作用的定义是：“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”。 并解释说，催化剂能使反应按新的途径、通过一系列基元步骤进行，催化剂是其中第一步的反应物、最后一步的产物，亦即催化剂参与了反应，但经过一次化学循环后又恢复到原来的组成。 这就极为全面地表述了催化作用是一种化学作用，且催化剂参与了反应这一认识。 新近在国内文献中，又出现如下定义：“催化是加速反应速率、控制反应方向或产物构成，而不影响化学平衡的一类作用。起这种作用的物质称为催化剂，它不在主反应的化学计量式中反映出来，即在反应中不被消耗”。这里不再强调催化剂必定是“少量的”。 含稀土元素的催化剂称为稀土催化剂。 1、活性 催化剂活性是表示该催化剂催化功能大小的重要指标。 催化剂活性越高，促进原料转化的能力越大，在相同的反应时间内会取得更多的产品。 因此，催化剂的活性往往是用目的产物的产率高低来衡量。 第一节 催化剂的特征值 可用多种基准来表示： 例如，每小时每克催化剂的产物[g／(g．h)]； 每小时每立方厘米催化剂的产物[g／(cm3．h)]； 或者，每小时每摩尔催化剂的产物[mol／(mol．h)]等等。 为方便起见，常用在一定反应条件下，即在一定温度、压力和空速(即单位时间通过单位体积催化剂的换算成标准状态下的原料气体积量)下，原料转化的百分率来表示活性，并简称为转化率。 2．比活性 相对于催化剂某一特性而言的催化活性。例如，每单位表面积或每个活性中心的活性等等。 3．选择性 通常催化剂除加速希望发生的反应外，往往还伴随着副反应。 一般希望一种催化剂在一定条件下只对其中的一个反应起加速作用，这种专门对某一种化学反应起加速作用的性能，就称为催化剂的选择性。选择性S可用下式表示： S = 生成目的物消耗的原料量/原料总的转化量 × 100% （5-1） 催化剂的选择作用，在工业上具有特殊意义，选择某种催化剂，就有可能合成某一特定产品。另一方面，催化剂有优良的反应选择性，就可以节省原料消耗和简化反应后处理工序。 有时，催化剂的活性与选择性不能同时满足时，就应根据工业生产过程的要求综合考虑。如果反应原料昂贵或产物与副产物很难分离，最好选用高选择性催化剂。反之，如原料价廉且原料与产物易于分离，最好选用高活性(即高转化率)的催化剂。 4．收率 给定反应产物的生成量和原料中某一组分加入量之比，常常以％表示。 当原料和产物由几个组分组成时，必须说明收率的基准。在大多数情况下，收率、转化率和选择性有如下关系： 收率 = 选择性×转化率 （5-2） 因此，当转化率低于100％时，收率总是低于选择性的。 5．时空收率 这是常用工业催化名词，表示单位时间内由单位体积催化剂(或反应器)生成的产物的量。 6．空速 单位时间内通过给定体积催化剂(或反应器)的气体(或液体)的体积数。 单位时间内每个活性中心内转化反应分子(底物)的数目。在链反应中，称为链长，表示每个自由基循环引发反应的的次数；等于链扩展和链终止的速度之比。 7．周转数和链长 8．稳定性 包括耐热性、抗病毒性及长期操作下的稳定活性。 耐热性：一种好的催化剂，应能在高