工业催化导论第一章.pptVIP

更新换代时期（20世纪70～80年代及以后）1970年左右出现了孟山都公司开发的低压法甲醇羰基化过程，使用选择性很高的铑络合物催化剂1975年以后美国联合碳化物公司大规模使用，利用铑络合物催化剂，从α-氨基丙烯酸加氢制手性氨基酸。1974年莫比尔石油公司开发了ZSM-5型分子筛，用于择形重整，80年代初，开发了从甲醇合成汽油的ZSM-5分子筛催化剂；1975年美国杜邦公司生产汽车排气净化催化剂，采用铂催化剂。1973年制成生产高果糖糖浆的葡萄糖异构酶，并大规模使用。1985年，丙烯腈水解酶投入工业使用，开创了生物催化剂新局面。第30页，共45页，星期日，2025年，2月5日第31页，共45页，星期日，2025年，2月5日第32页，共45页，星期日，2025年，2月5日工业催化导论本科课程讲义sfsong工业催化导论第一章第1页，共45页，星期日，2025年，2月5日催化剂：一种能够改变化学反应速度，而它本身又不形成最终产物的物质。催化作用：是利用催化剂来加速化学反应速度的一种化学作用。催化科学：研究催化剂与催化过程的科学，涉及到物理、化学、材料等多类学科，是一门综合科学。第2页，共45页，星期日，2025年，2月5日表1催化反应和非催化反应活化能的对比第3页，共45页，星期日，2025年，2月5日2催化科学的重要性(1)催化剂——化学工业的基石化学工业与石油化工，80%以上采用催化剂1990年：全球催化剂销售59.84亿美元，其中炼油催化剂消耗量37.7万吨2010年：全球催化剂需求123亿美元，今后三年预计年增长3.6%。预计2010年：全球炼油催化剂销售收入35亿美元，消耗量410万吨，其中加精制18亿美元，FCC为12亿美元。预计未来五年，全球石油化工生产用的催化剂年均增幅7.2%，至2013年市场份额将达到43亿美元。产出效益：1美元催化剂产出195美元产品第4页，共45页，星期日，2025年，2月5日(2)合成氨及合成甲醇①合成氨世界：2007年合成氨产量1.544亿吨。全球合成氨产能将从2007年的1.763亿吨增加到2012年的2.103亿吨。中国：2006年我国合成氨产量为4938万吨，2007年合成氨产量5158.87万吨，同比增长5.4％。中国是世界第一大氮肥生产与消费国。第5页，共45页，星期日，2025年，2月5日第6页，共45页，星期日，2025年，2月5日第7页，共45页，星期日，2025年，2月5日天然气为原料合成氨具体过程：加氢脱硫：在钼酸钴催化剂作用下，有机硫转化为H2S，再以ZnO吸收或去硫磺回收装置。转化：H2O+CH4→CO＋H2CO变换：CO＋H2O→H2＋CO2吸收去除CO2：吸收剂为热K2CO3溶液、醇胺或甲醇甲烷化：CO＋3H2→CH4＋H2O（放热反应）CO2＋4H2→CH4＋2H2O（放热反应）氨合成：3H2+N2→2NH3第8页，共45页，星期日，2025年，2月5日②合成甲醇2006年：世界甲醇的总生产能力接近4800万吨，2006年总需求达3680万吨。预计到2010年，世界甲醇生产能力将达到约6400万t，2015年达到约7200万t中国：2005年：全年国内精甲醇产量536.2万吨；2006年：中国甲醇产量为874.7万吨；2006年：国内共有甲醇生产企业142家，产能合计1344.4万吨/年。2007年：我国甲醇产量为1078万吨。到2010年，我国新增甲醇产能将达到1000万～1500万吨/年，总产能将达到2000万～2500万吨/年。到2015年，我国甲醇消费量将达到2100万吨。“十一五”期间：我国新建、拟建甲醇项目共42个。到“十一五”末期，我国甲醇生产企业将有200家左右，产能将达到2500万~3200万吨。中国是世界第二甲醇消费国第9页，共45页，星期日，2025年，2月5日天然气合成甲醇工艺：造气与合成氨前半段制氢类似，得原料气CO与H2，再催化合成甲醇。主反应为：CO+2H2=CH3OH中、低压合成工艺催化剂：CuO-ZnO-Al2O3高压合成工艺催化剂：CuO-ZnO-Cr2O3第10页，共45页，星期日，2025年，2月5日(3)石油炼制与石油化工炼油工业：催化裂化、烷基化、加氢精制、加氢脱硫等石化工业：三烯、三苯、乙炔和萘是合成三大合成材料的基础原料三烯：乙烯、丙烯、丁二烯三苯：苯、甲苯、二甲苯