工业催化_基础知识全解.pptVIP

工　业　催　化Industry Catalysis 第一章　绪　　论 主要内容 一、目的和任务 二、催化剂与催化作用的重要性 三、催化剂的应用 四、催化科学发展的回顾 五、工业催化的地位 六、课程的主要内容 七、参考文献 一、目的和任务 二、催化剂与催化作用的重要性 三、催化剂的应用 四、催化科学发展的回顾 4.十九世纪末，Sabatier用Ni作加氢催化剂： 乙烯加氢可得乙烷 五、工业催化的地位 * 　　本课程主要介绍工业催化技术的应用以及催化剂设计、制备、表征的一般知识和规律。???? 本课程着重讨论在科研和生产中应用得最为广泛的有关催化剂的制备、表征、反应及其作用机理，研究催化剂结构与性质之间的关系，从微观的角度探讨催化剂组成、比例及表面层原子、分子及离子的位置、运动以及构型与催化剂性能的关系。??? 通过本课程的学习使同学们系统地掌握工业催化的基本概念、基本原理、基本方法及技巧，为今后的工作、科研及开发打下良好的基础。 2.　没有现代催化科学的发展和催化剂的广泛使用就没有现代化的化学工业。 　　催化过程构成了现代的化学工业，催化过程在化工生产约占90%。 　　催化过程与人们吃、穿、住、用的物资生产过程密切相关。 1.　使用催化剂的工业部门 　现代化学工业、石油炼制、石油化学工业、食品工业、环境保护等 3.　环境和能源问题是全球性的问题 环境问题： NOx的脱除——SCR催化剂 SO2的脱除：SO2—SO3，V2O5催化剂 在美国，设“绿色化学”的总统奖。 能源问题：燃料电池—需要用催化剂 CH3OH——汽油； 费托合成 2（CO + H2）—— 二甲醚 甲醇—— 二甲醚 12.9 1778 1289 858 合　　计 2.3 463 432 403 化　　工 1.8 230 216 207 石油炼制 27.9(%) 1085 650 248 环　　保 1987-1993 年增长率 1993年 1990年 1987年 年　份 cat类型 表1-1. 西欧催化剂市场销售额（106美元） 7.4 3800 2335 1631 合　　计 3.7 840 640 534 化　　工 3.6 900 710 596 石油炼制 14.5 (%) 13.6 27.7 2060 1730 330 985 900 85 501 476 25 环　　保 车辆 工业 1987-1992 年增长率 2000年 1992年 1987年 年　份 cat类型 表1-2. 美国催化剂市场销售额（106美元） 5.资源的利用： 甲烷芳构化制芳烃： 渣油的炼制： 4.新催化剂技术和新催化过程是我国优先发展的科学技术之一。 在美国一直列为关键技术。 新催化过程和催化技术将为化学工业带来新前景 1. 更新原料路线，采用更廉价的原料乃至采用可再生资源作为原料 2. 革新工业流程、缓和工艺操作条件，促进新工艺过程的开发，达到节能降耗、提高经济效益的目的 3. 消除环境污染，开发环境友好产品 4. 催化发展的新领域（新能源、生物催化、手性催化、纳米催化等） 1.古代的生物催化过程： a）烤面包时发面的调配 b）葡萄汁发酵制酒 c）酒酸化制醋 2.十七世纪初，Daxy 用铂黑使乙醇氧化、 用硫酸催化乙醇脱水可得乙醚 3.十八世纪，M·克列曼和X·吉若尔母首先研究铅室法合成硫酸机理 　随着催化科学的发展，二十世纪初，著名的催化过程合成氨被 Haber和Bosch实现，这不仅完成了一项人工氮循环过程，而且给理论工作提供了一个典型的反应过程。 　Fe、Co、Ni之类的过渡金属开始被用作有机合成催化剂，并且使用范围日益扩大。 为了有效地扩大催化剂的使用，科学家们除着手研究催化剂的组成、制备、反应活性与反应条件之间的关系外，还进一步探讨了反应机理。 　1794年M·Fullrame提出了“中间化合物理论”，后来经过很多人的工作（例如克列曼、门捷列夫、安培尔等）于二十世纪初获得广泛承认。 **合成氨催化剂和合成氨技术： 1754年Priestly加热氯化氨和石灰发现氨； 1784年Berthollet确定氨由氮和氢组成； 1901年Le Chatelier提出氨的合成需在高温、高压，并在催化剂才能进行； 1905年Haber曾用Fe，Mittasch试验纯铁合成氨产率为0.4%； 1909年 Haber用鋨（Os）在高