工业催化原理剖析.pptVIP

? 催化方面的知识越来越成为一种化学工 业基础性知识，而且在国民经济中的重 要性也是越来越重要。这门课也逐步成 为基础专业课。通过这门课的学习，希 望能达到以下四个目标：A、掌握各类催化剂的催化理论和模型。B、利用催化知识，对有催化剂存在的反应进 程有更深入的了解，对动力学参数能从催化作 用的观点来理解。 C、分析反应体系中催化剂影响目的产物收率 的因素。 D、利用催化知识进行催化剂的设计。 催化科学与其它学科的关系具有跨接多种学科的特点 典型的工业催化过程 * * 丙烯氨氧化CH2=CHCH3+NH3+O2→CH2=CHCN+3H2O 氯乙烯合成 CH≡CH+HCl→CH2=CH-Cl 乙炔选择加氢 CH≡CH+H2→CH2=CH2 催化裂化 大分子烃→小分子烃 催化重整 烷烃→芳烃 加氢脱硫 汽车废气净化 甲醇合成芳烃 P-Mo-Bi系/SiO2 HgCl2/活性炭 Pd/Al2O3 SiO2-Al2O3，沸石 Pt，Pt-Re/Al2O3 CoO-MoO3/Al2O3 Pd,Pt,Rh/SiO2 ZSM-5分子筛 * * 典型的工业催化过程 1 催化剂在化学反应中起何种作用，具备何种功能的化学物质才能称为催化剂，工业催化过程对催化剂有何要求？ 课外阅读与思考 FCC fluidized-bed catalyticcracking * 工业催化原理 工业催化原理 * * 催化原理 蒋山 大连海事大学 主要教材：王桂茹主编《催化剂和催化作用》 参考书： 李玉敏编著 《工业催化原理》吴 越编著 《催化化学》黄仲涛主编《工业催化》 基础知识参考书： 结构化学、量子化学晶体化学、无机化学有机化学、物理化学 催化剂表征用参考书：谱学原理、催化研究方法 工业应用相关工程参考书： 化学反应工程催化剂工程化工传递现象化工热力学 1.教材 * * 序言 催化是化工领域的核心技术之一 80%化学工业过程（石油加工、化学工业、食品工业、 建材工业、精细化工、环保产业等）是借助催化剂来 实现的。化工过程离不开催化技术。催化剂的销售额 在100-200亿美元。与催化剂相关的工艺设备销售收入 可达数千亿美元。 2.课程学习的意义和目的 * * 序言 第一章、催化作用与催化剂 第二章、多相催化反应基础 第三章、酸碱型催化剂及其催化作用 第四章、金属催化剂及其催化作用 第五章、半导体催化剂及其催化作用 第六章、配位催化剂及其催化作用 第七章、催化剂的选择、制备与再生 3.主要内容 * * 序言 教学重点 1、讲解催化基础理论中的基本要点 2、结合工科专业特点注重理论与实际应用相结合 3、重点如何利用运用催化理论解决实际问题 教学方式 1、重点讲授理论和方法。 2、发挥主观能动性。 4.教学重点与教学方式 * * 序言 1、催化概念的诞生 19世纪前30年，许多研究者观察到这样的化学现象：淀粉在酸存在下转化成葡萄糖； 金属Pt粉浸在酒精中使后者一部分变为乙酸；将H2通过置于空气中的Pt丝时伴随火焰产生。这就产生了一些问题如“在反应体系中酸、Pt粉、Pt 丝的作用是什么，与反应有什么关系”等等。 基于这些事实，Berzelius于1836年提出了“催化作 用”(catalysis)概念，并且认为与催化作用相伴的还有 “催化力”存在。 “催化剂的目的是破坏阻碍分子反应进 行的正常力”。后来的事实证明，Berzelius提出的“催化 作用”概念是合理的，但所谓的“催化力”是不存在的。 催化发展简史 2、基础化工工艺的开发期随着人类社会的进步，对物质文明的追求，19世纪后 半叶至20世纪的前20年，是开发应用催化剂的基础化学 工业的高峰时期。 重要的基础化学工业有： 1860年发明了氯化铜催化的氯化氢氧化制氯气的 Deacon工艺过程，该工艺一直沿用至今； 1875年发明了Pt催化SO2氧化制硫酸的催化工艺， 该工艺奠定了硫酸工业的基础，也是化学工业的奠基工 艺；其后不久，又发明了甲烷－水蒸气在Ni催化剂作用 下催化转化制合成气的技术，该Ni催化剂后来发展成著 名的Raney Ni催化剂。 2、基础化工工艺的开发期 1902年Ostwald开发了NH3氧化为NO的工艺，这 也是硝酸的生产工艺； 1902年Sabatier开发了催化加氢工艺，为油脂加氢 工业奠定了基础，Sabatier因此获得1912年的诺贝尔 化学奖。 1905年Ipatieff以白土作催化剂，进行了烃类的转 化，包括脱氢、异构化、叠合等，为后来的石油加工工 业奠定了基础。 19