02第二讲：催化剂工厂建设(二节).pptVIP

第二讲：催化剂工厂建设 2006,2,28-3,7 主要内容 催化剂制备的基本知识 催化剂工业制造的单元设备 主要的炼油催化剂 催化剂工厂建设 固体催化剂的制备 固体催化剂的分类 固体催化剂和载体的常用制备方法 沉淀与共沉淀 水热合成 离子交换 溶胶-凝胶法 熔溶法 合金的浸出 化学蒸汽沉积法 催化剂和载体的成型 负载型催化剂的制备 固体催化剂的分类 与多孔催化剂有关的定义 孔（Pore）：深度大于宽度的通道或笼 开孔(Open Pore)：在表面上有出口的孔 交联孔(Interconnected Pore)：与其它孔相通的孔 封闭孔(Closed pore)：在表面上没有出口的孔 逢隙(Void)：相邻固体粒子间的空间 孔尺寸(大小)(Pore size)：孔内直径，常指最小直径 孔体积(Pore volume)：单位质量固体所含孔体积 孔隙率(Porosity)：孔体积与固体颗粒的比 比表面积(Specific surface area)：单位质量固体所有的表面积 内表面积(Internal surface area)：孔壁的面积 外表面积(External surface area)：孔外的面积 固体催化剂的另一分类法 体相催化剂： 整个多孔固体组成活性中心 r-Al2O3 负载催化剂： 催化活性组份负载在多孔固体上 Pt-Re/r-Al2O3 沉淀与共沉淀 氧化铝 氧化硅 氧化铝/氧化硅 氧化铁 氧化钛 。。。。。。。 沉淀或共沉淀法制备负载型催化剂 沉积法制备负载型催化剂 沉淀过程中的助剂 所谓添加剂是沉淀过程中非必须存在的物质，但可能强化沉淀过程或最终产品的性质。 最广泛使用的助剂是有机物，它们可能控制孔的形成。 例如在中孔SiO2或SiO2-Al2O3(MCM-41)的自组装表面活性剂，如十六烷基三甲基胺。 分子筛水热合成 离子交换 溶胶凝胶法 溶胶：液体中悬浮的颗粒，其大小约为1纳米至1微米 凝胶：是一类包裹着固体和液体的两相材料 溶胶-凝胶过程：由分子前体（Precursor）化合物水解或凝聚形成溶胶，进一步的凝聚则会形成凝胶 四乙基原硅酸酯（TEOS） 四丁基钛酸酯 四丙基锆酸酯 溶胶-凝胶过程 熔溶法制备催化剂 Fe合成氨催化剂 Fe3O4/少量k2CO3,Al2O3熔溶后再固化、研磨、筛分而得 Pt-Rh选择性氧化（Ostwald process） 金属玻璃（非晶态合金） 负载液体催化剂（SLCs） 磷酸硅藻土（solid phosphoric acid, SPA) 共混法 V2O5/氧化硅 初始湿法浸渍和过量浸渍 常常利用毛细现象进行浸渍 溶液体积刚好等于孔体积 初始湿法浸渍后，固体看起来是干的，因此该法也称为“干法浸渍” 溶液量远多于载体量，为过量浸渍 浸渍条件 浸渍时间 浸渍液浓度 浸渍前载体状态 竞争吸附 溶剂很快被吸附 多组份溶液竞争吸附 多种活性组份的分步浸渍 活性组份的分布 最常用的催化剂载体—Al2O3 测定有8种晶型的氧化铝 氧化铝的一般制备方法 由铝盐制得：Al2(SO4)3,AlCl3,Al(NO3)3,明矾等，与酸或碱（氨水、碳酸钠）作用 由碱金属铝酸盐制备：NaAlO2与酸（硝酸、硫酸、盐酸，CO2）作用 拜耳法用水合物制备 氧化硅 水玻璃：Na2O.xSiO2 SiO2/Na2O模数（硅酸钠） 硅胶 水玻璃+硫酸 控制参数：起始溶胶的pH值、浓度和温度，老化条件，水洗条件，干燥条件 硅溶胶：SiO2.xH2O 硅 藻土 一种在海洋或湖泊中生的硅藻类的残骸在水底沉积，经自然环境作用而逐渐形成的一种非金属矿物。 主要由半无定型SiO2组成，并含有少量Fe2O3,CaO,MgO,Al2O3及有机杂质。 比表面积大、孔隙率高、表面有尤其是硅羟基 其它常用载体 氧化硅-氧化铝 高岭土 蒙脱土 酸碱性不同的载体 催化剂工业制造的单位设备 沉定（成胶） 过滤（洗涤） 干燥 成型 焙烧 沉淀操作单元设备 成胶罐 搅拌器 桨式、推进式、涡轮式 加热器 通风设施 成胶釜 过滤（洗涤）设备 转鼓过滤机 圆盘过滤机 带式真空过滤机 板框过滤机 自动厢式压滤机 带式压榨过滤机 离心机 洗涤：去除杂质（可在过滤过程中完成） 带式真空过滤机 板框压滤机 干燥设备 厢式干燥器 转筒干燥器 转鼓干燥器 卧式桨叶式干燥器 带式干燥器 振动流化干燥器 喷雾干燥器 气流干燥 盘式连续干燥器 组合式干燥器 卧式浆叶式干燥器 带式干燥器 带式干燥器 催化剂成型 粉体的性质 基本物性：形状、粒径、密度、粒度分布、堆积构造、流动性、孔结构 附着性质 力化学性质 偏析现象 成型助剂 粘接剂 润滑剂 压缩成型 挤出成型 转动成型 喷雾成型 其它成型法 油中成型，蜂窝状催化剂成型 催化剂成型 油柱成球法