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石油化工生产技术

绪论模块一石油化工基础知识

任务1石油化工生产原料任务2石油化工催化剂任务3石油化工工艺计算石油化工基础知识模块一

教学目标0102031.掌握催化剂的主要物理性质，包括机械强度、比表面积、孔容积、形状与粒度、密度、空隙率、寿命等。2.理解各物理性质对催化剂活性、选择性、稳定性及使用寿命的影响。知识目标1.能够分析催化剂制备方法、使用条件对其物理性质的影响。2.能够理解并解释催化剂寿命曲线（成熟期、稳定期、衰化期）及其工业意义。1.培养从工程实际出发的系统思维，理解催化剂物理性质在工艺设计中的重要性。2.树立质量与成本控制意识，认识催化剂物理性能对生产效率与经济性的影响。3.增强环保与安全意识，理解催化剂寿命管理对可持续生产的意义。能力目标素养目标

子任务1：催化剂概述催化剂的物理性质，如机械强度、形状、直径、密度、比表面积、孔容积、孔隙率等都是十分重要的。它不仅影响催化剂的使用寿命，而且还与催化剂的催化活性密切相关，所以一个良好的催化剂，也应该具有良好的物理性质。催化剂的物理性质

子任务1：催化剂概述催化剂的机械强度是催化剂的一个重要性质。石油化工工艺的发展对催化剂的机械强度提出了更高的要求。催化剂的机械强度大小与下列因素有关。1.催化剂的机械强度(1)组成催化剂的物质性质如烃类蒸气转化制合成气的二段炉催化剂，当采用以水泥作载体的镍催化剂时，温度为1200-1300℃，这样的高温不仅容易引起催化剂的收缩与熔结，而且水泥容易破裂,使催化剂机械强度下降，因此，通常采用耐高温的铝镁尖晶石作载体。

子任务1：催化剂概述(2)制备催化剂的方法。对于载体催化剂，采用不同的成型方法和成型设备，其催化剂的机械强度也不一样。例如，用挤压成型制得的催化剂，其机械强度一般不如压片成型的催化剂。环状催化剂的机械强度不如柱状催化剂。(3)使用温度、还原操作条件、气流组成等。例如，粒状催化剂在升温脱除物理水时，遇到剧烈升温，表面水分将迅速蒸发，造成催化剂表面局部存在过高的水蒸气分压，使催化剂表面破裂。

子任务1：催化剂概述2.催化剂的比表面积当以1g催化剂为标准，计算其表面积时,称为催化剂的比表面积，以符号Sg表示，单位为m2/g。催化剂的比表面积可用下式计算。

子任务1：催化剂概述不同催化剂具有不同的比表面积，如熔铁催化剂的比表面积Sg=8~16m2/g，裂化用催化剂的比表面积Sg=200~600m2/g。用不同的制备方法制备同一种催化剂，其比表面积也相差很大,如ZnO-Cr2O3(高压法甲醇合成)催化剂，用湿法制备时，Sg=5~6m2/g，用共沉淀法制备，Sg=70~80m2/g。

子任务1：催化剂概述3.孔容积为了比较催化剂的孔容积,以单位质量催化剂所具有的孔体积来表示。通常以每克催化剂中,颗粒内部微孔所占据的体积作为孔容积,以符号VB表示,单位为mL/g。催化剂的孔容积实际上是催化剂内部许多微孔容积的总和。各种催化剂均具有不同的孔容积。测定催化剂的孔容积,是为了帮助人们选定合适的孔结构,以便提高催化反应速率。

子任务1：催化剂概述4.催化剂的形状和粒度在石油化工生产中，所用的固体催化剂有各种形状，常用的有球状、环状、条状、片状、粒状、柱状和不规则形状等。催化剂的形状取决于催化剂的操作条件和反应器类型。例如，烃类蒸汽转化反应是将催化剂装在一直径为100mm左右、高9000mm左右的管式反应器中，为了减少床层的阻力降，将催化剂制成环状有利。当反应为内扩散控制的气-固相催化剂反应时，一般将催化剂制成小圆柱状或小球状。

子任务1：催化剂概述催化剂粒度大小的选择，一般由催化反应的特征与反应器的结构以及催化剂的原料来决定。例如，固定床反应器常用片状、柱状或球状等直径在4mm以上的颗粒，移动床反应器常用3-4mm或更大粒径的球状催化剂，流化床常用直径为20-150μm或更大的微球颗粒催化剂，悬浮床常用直径为1-2mm的球形颗粒，总之，选择何种粒度的催化剂，既要考虑反应的特征，又要从工业生产实际出发。

子任务1：催化剂概述5.催化剂的密度（1）堆积密度V真V空V孔V堆=V真+V空+V孔堆积密度是指单位堆积体积内催化剂的质量，用符号Pa表示，单位kg/L。Pa=m/V堆堆积体积是指催化剂本身的颗粒体积。（包括颗粒内的气孔）以及颗粒间的空隙。催化剂的堆积密度通常都是指催化剂活化前的堆积密度。工业生产中常用的测定方法是用一定容器按自由落体方式，放入1L催化剂，然后称取催化剂质量，经计算即得其堆密度。

子任务1：催化剂概述5.催化剂的密度（2）假密度V真V空V孔V堆=V真+V空+V孔?

子任务1：催化剂概述5.催化剂的密