酸碱催化剂及催化作用)ppt课件

我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物酸碱催化剂及其催化作用酸碱催化剂及其催化作用主要内容：主要内容：酸酸碱碱的的定定义义和和种种类类；酸酸碱碱的的性性质质；固固体体酸酸碱碱催催化化剂剂的的结结构构；固固体体酸酸催催化化剂剂的的酸酸性性与与催催化化性性能能的的关关系系；固固体体酸酸碱碱催催化化剂剂的的催化作用机理；催化裂化、催化重整等反应的规律。催化作用机理；催化裂化、催化重整等反应的规律。掌掌握握酸酸碱碱的的定定义义和和种种类类；理理解解酸酸碱碱的的性性质质；掌掌握握固固体体酸酸碱碱催催化化剂剂的的结结构构；理理解解固固体体酸酸催催化化剂剂的的酸酸性性与与催催化化性性能能的的关关系系；理理解解和和掌掌握握固固体体酸酸碱碱催催化化剂剂的的催催化化作作用用机机理理；理理解解和和掌掌握握催催化裂化、催化重整等反应的规律。化裂化、催化重整等反应的规律。1酸碱催化剂及其催化作用主要内容：11我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1 1 酸碱的定义和种类酸碱的定义和种类石石油油炼炼制制和和石石油油化化工工是是催催化化剂剂最最大大的的应应用用领领域域，在在国国民民经经济济中中占占有有重重要要地地位位。在在石石油油炼炼制制和和石石油油化化工工中中，酸酸催催化化剂剂占占有有重重要要的的地地位位，烃烃类类的的催催化化裂裂化化、芳芳烃烃和和烯烯烃烃的的烷烷基基化化、烯烯烃烃和和二二烯烯烃烃的的齐齐聚聚、共共聚聚和和高高聚聚、烯烯烃烃的的水水合合制制醇醇和和醇醇的的催催化化脱脱水等反应，都是在酸催化剂的作用下进行的。水等反应，都是在酸催化剂的作用下进行的。酸碱的定义和种类酸碱的定义和种类（1）定义定义酸碱的定义由传统的酸碱定义演变为广义酸碱定义酸碱的定义由传统的酸碱定义演变为广义酸碱定义Arrhennius给出的酸碱定义：给出的酸碱定义：在在水水溶溶液液中中能能够够解解离离出出H+的的物物质质为为酸酸，能能够够解解离离出出OH的物质为碱。因此盐酸和硫酸为酸，氢氧化钠和氢氧化钙为碱。的物质为碱。因此盐酸和硫酸为酸，氢氧化钠和氢氧化钙为碱。1酸碱的定义和种类石油炼制和石油化工是催化2我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物布朗斯特布朗斯特(Brnsted)给出酸碱的定义为：给出酸碱的定义为：能能够够给给出出质质子子的的都都是是酸酸，能能够够接接受受质质子子的的都都是是碱碱，Brnsted定义的酸碱称为定义的酸碱称为B酸（酸（B碱），又叫质子酸碱。碱），又叫质子酸碱。Lewis给出的酸碱定义：给出的酸碱定义：能能够够接接受受电电子子对对的的都都是是酸酸，能能够够给给出出电电子子对对的的都都是是碱碱，所所以以Lewis定义的酸碱称为定义的酸碱称为L酸（酸（L碱），又叫非质子酸碱。碱），又叫非质子酸碱。因因此此固固体体酸酸分分为为布布朗朗斯斯特特（Brnsted）酸酸和和路路易易斯斯（Lewis）酸）酸，前者简称为前者简称为B酸，后者简称为酸，后者简称为L酸。酸。布朗斯特(Brnsted)给出酸碱的定义为：3我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（2）种类种类（大致可分为三类，如下表）（大致可分为三类，如下表）类型型固体酸固体酸实例例固体碱固体碱实例例第一第一类：负载型：型：Al2O3、SiO2、硅藻土硅藻土类、活性炭等、活性炭等硫酸、磷酸、硫酸、磷酸、盐酸、磺酸、含氟超酸、磺酸、含氟超强强酸等酸等碱金属、碱土金属、碱金属、碱土金属、氢氧化物、有机胺等氧化物、有机胺等第二第二类：金属氧化物，金属氧化物，复合金属氧化物复合金属氧化物分子分子筛：杂多酸多酸Al2O3、TiO2、CeO2、V2O5、MoO3SiO2-Al2O3、SiO2-ZrO2、Al2O3-MoO3、MoO3-CoO-Al2O3ZSM-5、-沸石等；沸石等；杂多酸等多酸等MgO、Na2O、K2OSiO2-MgO、Al2O3-MgO、SiO2-ZnO、TiO2-MgO；碱金属离子交碱金属离子交换分子分子筛等等第三第三类：金属金属盐类MgSO4、SrSO4、ZnSO4、NiSO4等硫酸等硫酸盐；Bi(NO3)3等硝酸等硝酸盐Na2CO3、K2CO3、CaCO3等碳酸等碳酸盐（2）种类（大致可分为三类，如下表）4我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2 2 酸碱的性质酸碱的性质酸碱的性质酸碱的性质:包包括括三三个个方方面面，第第一一方方面面是是它它归归属属的的种种类类，是是属属于于B酸酸还还是是L酸酸，属属于于B碱碱还还是是L碱碱；第第二二方方面面是是酸酸碱碱的的强强度度；第第三三方方面面是是酸酸碱碱的的浓度。浓度。（一）固体酸的类型（一）固体酸的类型固固体体酸酸的的类型型有有B酸酸和和L酸酸两两种种，对固固体体酸酸类型型最最有有效效的的区区分分方方法法是是红外外光光谱法法，它它是是通通过研研究究NH3或或吡吡啶在在固固体体酸酸表表面面上上吸吸附附的的红外外光光谱来来区区分分B酸酸和和L酸酸的的。固固体体酸酸吸吸附附吡吡啶的的红外外吸吸收收谱带见表表所所示示，通通过这些些谱带很很容容易易的的确确定定固固体体酸表面的酸表面的B酸和酸和L酸。（酸。（固体酸表面上吡固体酸表面上吡啶的的红外吸收外吸收谱带，单位：位：cm-1）氢键合的吡啶氢键合的吡啶配位键合的吡啶配位键合的吡啶吡啶正离子吡啶正离子14001447（VS）VS：极：极强强14471450（VS）（L酸中心）酸中心）14851500(VS)14851490（W）W：弱：弱14881503（V）V：可变到：可变到1580（V）1540(S)可变到可变到1620（S）（B酸与吡啶的结合）酸与吡啶的结合）15801600(S)S：强：强16001633（S）可变到可变到1640（S）2酸碱的性质酸碱的性质:氢键合的吡啶配位键合的吡啶吡啶正离5我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物例如，例如，HZSM-5分子筛上分子筛上B酸和酸和L酸与吡啶作用的红外光谱见图所示酸与吡啶作用的红外光谱见图所示图中：图中：（a）在在773K下下处处理理后后样样品品的的谱谱图图，在在3600 cm-1处处的的吸吸收收峰峰是是由由酸酸性性羟羟基基（B酸）所引起的酸）所引起的；（b）把把样样品品在在773K处处理理后后，再再使使其其吸吸附附吡吡啶啶的的结结果果，1550 cm-1处处的的吸吸收收峰峰表明表明B酸与吡啶的结合；酸与吡啶的结合；（c）把把样样品品在在1073K下下处处理理后后，再再使使其其吸吸附附吡吡啶啶，由由于于样样品品发发生生脱脱羟羟基基作作用用，1550 cm-1处处的的吸吸收收峰峰强强度度减减弱弱，相相应应地地，指指示示L酸酸的的1455cm-1处处的的吸吸收收峰增强了，从而说明了由于高温引起的峰增强了，从而说明了由于高温引起的B酸向酸向L酸的转化。酸的转化。例如，HZSM-5分子筛上B酸和L酸与吡啶作用的红外光谱见图6我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（二）固体酸的强度和酸量（二）固体酸的强度和酸量 酸酸强强度度通通常常是是指指给给出出质质子子的的能能力力（B酸酸强强度度）或或去去接接受受电电子子对对的的能能力力（L酸酸强强度度）。对对于于固固体体酸酸来来说说，因因为为其其表表面面上上物物种种的的活活度度系系数数是是未未知知的的，所所以以一一般般都都是是用用酸酸强强度度函函数数H0表表示示。H0也也称称为为Hammett函数。函数。对对于于B酸酸，表表面面能能够够吸吸附附一一未未解解离离的的碱碱（如如碱碱指指示示剂剂），并并且且将将它它转转变变为相应的共轭酸，转变是借助于质子自固体酸表面传递于吸附碱的，即：为相应的共轭酸，转变是借助于质子自固体酸表面传递于吸附碱的，即：酸强度函数酸强度函数H0可表示为：可表示为：此此处处Ba和和BH+a分分别别为为未未解解离离的的碱碱（碱碱指指示示剂剂）和和共共轭轭酸酸的的浓浓度度，pKa是是共共轭轭酸酸BH+a解解离离平平衡衡常常数数的的负负对对数数，类类似似pH。对对于于一一定定的的碱碱指指示示剂剂Ba 其其pKa是是定定值值，固固体体酸酸强强度度的的不不同同，就就有有不不同同的的Ba/BH+a值值，相相应应的的就就有有不同的不同的H0值。值。（二）固体酸的强度和酸量酸强度函数H0可表示为：7我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物对于对于L酸，是借助于吸附碱的电子对移向固体酸表面，即：酸，是借助于吸附碱的电子对移向固体酸表面，即：此此处处A：B是是吸吸附附碱碱B与与电电子子对对受受体体A形形成成的的络络合合物物AB的的浓浓度度。所所以以H0值值反反映映出出了了不不同同的的酸酸强强度度，固固体体酸酸的的酸酸性性强强则则H0小小，酸酸性性弱弱则则H0大大，在在等等当当点点时时，H0=pKa，因因此此利利用用各各种种不不同同的的pKa值值的的指指示示剂剂，可可得得出出不不同同强强度度酸酸的的H0范范围围。例例如如，能能使使亚亚肉肉桂桂基基甲甲基基酮酮（pKa=-3.0）变变红红而而不不能能使使蒽蒽醌醌（pKa=-8.2）变色的固体，其酸强度）变色的固体，其酸强度H0值就在值就在-3.0到到-8.2之间。之间。(P60)则则H0可表示为：可表示为：对于L酸，是借助于吸附碱的电子对移向固体酸表面，即：8我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物常见指示剂的常见指示剂的pKa见表所示，测定酸强度所用的碱指示剂见表所示，测定酸强度所用的碱指示剂指示剂碱型色酸型色pKa(H2SO4)*/%中性红黄红6.8810-8甲基红黄红4.8-苯偶氮萘胺黄红4.0510-5二甲基黄黄红3.3310-42-氨基-5-偶氮甲苯黄红2.0510-3苯偶氮二苯胺黄紫1.5210-2结晶紫蓝黄0.80.1对硝基苯偶氮-对硝基二苯胺橙紫0.4-二肉桂丙酮黄红-3.048亚苄基乙酰苯无黄-5.671蒽醌无黄-8.290*相当于硫酸溶液中硫酸的质量分数 一一般般测测定定固固体体酸酸催催化化剂剂酸酸强强度度的的步步骤骤为为：先先将将催催化化剂剂干干燥燥，然然后后置置于于非非极极性性溶溶剂剂中中，加加入入几几滴滴指指示示剂剂，振振荡荡一一段段时时间间，若若起起作作用用，则则比比较较快快地地看看到到指指示示剂剂变变色色，用用各各种种指指示示剂剂重重复复几几次次，就就可可得得到到变变色色和和不不变变色色指指示示剂剂的的pKa区域，可见它能够很方便的测定出相对的酸强度。区域，可见它能够很方便的测定出相对的酸强度。常见指示剂的pKa见表所示，测定酸强度所用的碱指示剂指示剂碱9我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物固体酸的酸量固体酸的酸量:指指单单位位表表面面积积（或或单单位位质质量量）上上所所含含酸酸的的物物质质量量，单单位位为为mmol/m2 (或或mmol/g)。固固体体酸酸表表面面酸酸强强度度一一般般是是不不均均匀匀的的，酸酸量量对对酸酸强强度度有有一一个个分分布布。酸酸量量的的测测定定方方法法有有非非水水溶溶剂剂滴滴定定法法、碱碱性性气气体体的的吸吸/脱脱附法、红外光谱法等。附法、红外光谱法等。碱滴定法碱滴定法:就是把固体酸催化剂粉末悬浮于苯溶液中，其中加入指示剂，用就是把固体酸催化剂粉末悬浮于苯溶液中，其中加入指示剂，用正丁胺进行滴定，使用不同正丁胺进行滴定，使用不同pKa值的各种指示剂，就可通过胺滴定来值的各种指示剂，就可通过胺滴定来测定各种酸强度的酸量，这样测得的酸量为测定各种酸强度的酸量，这样测得的酸量为B酸和酸和L酸的总和。对于有酸的总和。对于有颜色的样品，可用分光光度计法或掺入已知酸强度的白色固体予以稀颜色的样品，可用分光光度计法或掺入已知酸强度的白色固体予以稀释，也可用胺量热滴定法来测定有色或黑色固体酸样品的酸量。释，也可用胺量热滴定法来测定有色或黑色固体酸样品的酸量。碱性气体吸碱性气体吸/脱附法脱附法:就是在就是在TPD装置上将预先吸附了某种碱性气体，如氨、吡啶等的装置上将预先吸附了某种碱性气体，如氨、吡啶等的固体酸在等速升温，并通入稳定流速的载气条件下，检测一定温度下固体酸在等速升温，并通入稳定流速的载气条件下，检测一定温度下脱附出的碱性气体，得到脱附出的碱性气体，得到TPD曲线。这种曲线的形状、大小及出现最曲线。这种曲线的形状、大小及出现最高峰的温度值，都与固体酸的表面酸性有关，从而确定酸量。高峰的温度值，都与固体酸的表面酸性有关，从而确定酸量。固体酸的酸量:10我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物方法测定固体酸碱性气体质量法酸量SiO2-Al2O3,SiO2-ZrO2,SiO2-MgO吡啶、喹啉酸量和酸强度Al2O3,SiO2-Al2O3,NH3、正丁胺酸强度和吸附熵 Y型分子筛（H-Y）NH3质量量热法酸量和酸强度SiO2-Al2O3,高岭土吡啶、三甲胺、正丁胺量热法酸强度SiO2-Al2O3，X型分子筛，SiO2-MgONH3酸量和酸强度SiO2-Al2O3NH3差热分析法酸强度SiO2-Al2O3哌啶差热分析-热重分析法酸量和酸强度SiO2-Al2O3正丁胺、吡啶、丙酮、甲乙酮容量分析法酸量Al2O3吡啶、NH3容量质量分析法 酸量和酸强度SiO2-Al2O3三甲胺、吡啶、NH3NH3吸附法酸量Al2O3,SiO2-Al2O3NH3下表总结了一些碱性气体测定固体酸的酸量或酸强度的方法下表总结了一些碱性气体测定固体酸的酸量或酸强度的方法方法测定固体酸碱性气体质量法酸量SiO2-Al2O3,Si11我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（三）固体碱的强度和碱量（三）固体碱的强度和碱量固体碱的强度定义：固体碱的强度定义：一一般般定定义义为为固固体体表表面面的的碱碱中中心心使使其其吸吸附附的的酸酸转转变变为为它它的的共共轭轭碱碱的的能能力力，即即固固体体表表面面向向所所吸吸附附的的酸酸给给出出电电子子对对的的能能力力。指指示示剂法和苯酚蒸汽吸附法是测定固体碱强度的常用方法。剂法和苯酚蒸汽吸附法是测定固体碱强度的常用方法。在在指指示示剂剂法法中中，吸吸附附在在固固体体表表面面上上的的合合适适指指示示颜颜色色是是该该固固体体碱的强度的衡量，假如固体碱碱的强度的衡量，假如固体碱B和指示剂和指示剂AH的平衡为：的平衡为：则则B的碱强度的碱强度H-与与pKb之间的关系为：之间的关系为：H-=pKb+lgA-/AH式式中中AH是是指指示示剂剂的的浓浓度度，A-是是碱碱的的浓浓度度，当当AH=A-时，时，H-=pKb（三）固体碱的强度和碱量则B的碱强度H-与pKb之间的关系12我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物指示剂指示剂颜色颜色pKb指示剂指示剂颜色颜色pKb酸性酸性碱性碱性酸性酸性碱性碱性溴百里酚蓝溴百里酚蓝黄黄绿绿7.24-氯氯-硝基苯胺硝基苯胺黄黄橙橙17.22,4,6-三硝基苯胺三硝基苯胺黄黄红橙红橙12.24-硝基苯胺硝基苯胺黄黄橙橙18.42,4-二硝基苯胺二硝基苯胺黄黄紫紫15.04-氯苯胺氯苯胺无色无色桃红桃红26.5一些指示剂列于表中，苯和异辛烷等非极性溶剂都可用这些指示剂。一些指示剂列于表中，苯和异辛烷等非极性溶剂都可用这些指示剂。在在比比较较高高的的温温度度下下，苯苯酚酚是是稳稳定定的的弱弱酸酸，因因此此也也可可用用苯苯酚酚蒸蒸气气吸吸附附法法测测定定固固体体碱碱的的强强度度。如如在在给给定定的的蒸蒸气气压压和和恒恒温温条条件件下下，苯苯酚酚蒸蒸气气吸吸附附在在固固体体上上达达到到饱饱和和点点后后，在在温温度度分分别别提提高高到到100、200、300等等不不同同温温度度时时，对对系系统统进进行行抽抽空空，然然后后测测定定每每个个温温度度吸吸附附物物保保留留在在固固体体表表面面上上的的量量。假假如如一一个个固固体体所所吸吸附附的的苯苯酚酚即即使使在在高高温温下下难难解解吸吸的的话话，那那就就是是说说这这个个固固体体具具有有高高的的碱碱强强度度。一一些些金金属属氧氧化化物物可可按按它它们们的的碱碱强强度度分分为为：强强碱碱性性：CaO；碱碱性中等：性中等：BeO、MgO、ZnO；弱碱性：硅胶、；弱碱性：硅胶、Al2O3。指示剂颜色pKb指示剂颜色pKb酸性碱性酸性碱性溴百里酚蓝黄13我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物固体碱的碱量（也称为碱度）：固体碱的碱量（也称为碱度）：通通常常是是按按固固体体的的每每单单位位质质量量或或每每单单位位表表面面积积上上碱碱中中心心的的数数目目来来表表示示的的，即即mmol/m2（或或mmol/g）。碱碱量量的的测测定定主主要要是是采采用用滴滴定定法法和酸吸附法。和酸吸附法。滴定法：滴定法：用用溶溶解解在在苯苯中中的的苯苯甲甲酸酸滴滴定定悬悬浮浮在在苯苯溶溶剂剂中中的的固固体体碱碱来来测测定定碱碱量量，指指示示剂剂以以其其共共轭轭碱碱形形式式吸吸附附在在固固体体上上，苯苯甲甲酸酸的的滴滴定定度度是是具具有有碱强度与所用指示剂的碱强度与所用指示剂的pKb值相一致的碱中心数量的量度。值相一致的碱中心数量的量度。酸吸附法：酸吸附法：通通过过测测定定一一引引进进酸酸，如如苯苯甲甲酸酸或或醋醋酸酸等等在在固固体体碱碱上上的的吸吸附附量量，而而得得到到固固体体碱碱的的碱碱量量，也也可可用用酸酸性性气气体体（如如CO2）在在固固体体碱碱表表面面碱碱中中心心的的吸吸附附量量来来确确定定，比比较较好好的的方方法法是是CO2-TPD，可可得得到到不不同同温温度度下的碱强度和碱量。下的碱强度和碱量。固体碱的碱量（也称为碱度）：14我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3 3 固体固体酸碱催化剂的结构酸碱催化剂的结构固体酸碱催化剂的结构固体酸碱催化剂的结构 固固体体酸酸碱碱的的催催化化作作用用主主要要是是由由固固体体酸酸碱碱催催化化剂剂表表面面的的酸酸、碱碱中中心心的的结结构构决决定定的的，而而固固体体酸酸碱碱催催化化剂剂的的表表面面往往往往是是不不均均匀匀的的，不不但但可可以以具具有有不不同同强强度度的的酸酸中中心心，有有时时还同时具有酸中心和碱中心。这里通过一些具体的例子讨论一下其催化作用的特点：还同时具有酸中心和碱中心。这里通过一些具体的例子讨论一下其催化作用的特点：（一）氧化铝的结构及其催化性质（一）氧化铝的结构及其催化性质 氧氧化化铝铝是是常常用用的的催催化化剂剂载载体体、脱脱水水催催化化剂剂和和吸吸附附剂剂，因因制制备备氧氧化化铝铝的的原原料料和和条条件件不不同同，可可得得到到不不同同类类型型的的氧氧化化铝铝，但但有有催催化化活活性性的的只只有有-Al2O3和和-Al2O3。对对-Al2O3表表面面结结构构的的深深入入研研究究发发现现，其其表表面面即即有有L酸酸中中心心、B酸酸中中心心，又又有有碱碱中中心心。IR光光谱谱表表明明-Al2O3表面有表面有5种羟基吸收峰，种羟基吸收峰，-Al2O3上羟基的结构模型如图所示上羟基的结构模型如图所示 由由于于它它们们的的环环境境不不同同，局局部部电电荷荷密密度度不不同同，因因此此，有有的的羟羟基基可可以以作作为为酸酸中中心心，有有的的可以作为碱中心。可以作为碱中心。以以四四个个O2-作作近近邻邻的的A型型羟羟基基，电电性性最最负，是碱中心；负，是碱中心；没没有有O2-作作近近邻邻的的C型型羟羟基基，则则由由于于电电性性最正，是酸中心。最正，是酸中心。氧氧化化铝铝表表面面上上由由吸吸附附水水而而产产生生的的质质子子H+的的B酸酸很很弱弱，但但表表面面L酸酸很很强强，所所以以Al2O3表面酸主要是表面酸主要是L酸。酸。3固体酸碱催化剂的结构固体酸碱催化剂的结构（一）氧化铝的结15我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（二）硅酸铝（二）硅酸铝 硅硅酸酸铝铝是是由由SiO2单单元元和和Al2O3单单元元构构成成的的一一种种复复合合氧氧化化物物，作作为为固固体体催催化化剂剂，大大量量用用于于催催化化裂裂化化、烷烷基基化化、异异构构化化等等反反应应中中。工工业业上上含含Al2O3为为10%-13%的称为低铝催化剂，含的称为低铝催化剂，含Al2O3为为25%左右的称为高铝催化剂。左右的称为高铝催化剂。一一般般认认为为，硅硅酸酸铝铝表表面面存存在在B酸酸和和L酸酸两两种种类类型型的的酸酸中中心心，这这些些表表面面酸酸中中心心与与硅硅酸酸铝铝的的结结构构有有关关。硅硅酸酸铝铝中中的的Si4+是是在在四四个个氧氧化化位位的的晶晶格格中中，所所以以保保持持电电中中性性。但但被被半半径径差差不不多多的的Al3+取取代代Si4+后后，为为了了保保持持电电中中性性，这这个个铝铝必必须须带带一一个个负负电电荷荷，于于是是就就需需要要一一个个质质子子来来中中和和过过剩剩的的负负电电荷荷，被被吸吸附附的的H+呈呈现现B酸性，而暴露在表面配位不足的铝起酸性，而暴露在表面配位不足的铝起L酸中心的作用，如图所示：酸中心的作用，如图所示：（二）硅酸铝16我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（三）硫酸盐类（三）硫酸盐类 硫硫酸酸盐盐类类是是酸酸强强度度分分布布范范围围较较窄窄的的一一类类固固体体酸酸，对对某某些些反反应应表表现现出出了了特特殊殊的的活活性性和和选选择择性性，如如镍镍和和铜铜的的硫硫酸酸盐盐可可催催化化三三聚聚乙乙醛醛的的解解聚聚；铁铁、锌锌的的硫硫酸酸盐盐可可催催化化乙乙醛醛的的聚聚合合、丙丙烯烯水水合合、葡葡萄萄糖糖与与丙丙酮酮的的缩缩合合、无无水水邻邻苯苯二二甲甲酸酸的酯化等。这里仅以硫酸镍为例。的酯化等。这里仅以硫酸镍为例。NiSO4xH2O（0 x1）是是弱弱酸酸，具具有有中中等等强强度度的的酸酸中中心心，在在31以以下下是是NiSO46H2O，加加热热到到150转转变变为为NiSO4H2O，继继续续加加热热到到300失失水水很很少少，但但再再升升高高温温度度，余余下下的的水水会会逐逐渐渐消消失失，一一般般酸酸性性及及催催化化活活性性最最大大是是在在350，从从300-500硫硫酸酸镍镍的的结结构构变变化化如如图图所所示示：在在NiSO4xH2O（0 x1）中中，Ni六六配配位位上上的的一一个个空空sp3d2 轨轨道道容容易易接接受受电电子子对对而而成成为为L酸酸中中心心，而而其其中中的的H2O分分子在两边子在两边Ni离子的作用下，离解出离子的作用下，离解出H+成为成为B酸中心。酸中心。（三）硫酸盐类17我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物4 4 固体固体酸碱催化剂的酸性与催化性能的关系酸碱催化剂的酸性与催化性能的关系固体酸催化剂的酸性与催化性能的关系固体酸催化剂的酸性与催化性能的关系（一）酸的类型与催化剂活性和选择性的关系（一）酸的类型与催化剂活性和选择性的关系 有有些些酸酸催催化化反反应应需需要要B酸酸催催化化，有有的的需需要要L酸酸催催化化，有有的的可可同同时时被被两两种种酸酸催催化化，并并且且反反应应活活性性与与酸酸的的类类型型有有很很好好的的线线性性关关系系。如如异异丁丁烷烷裂裂化化反反应应，其其活活性性和和硅硅铝铝催催化化剂剂表表面面L酸酸中中心心浓浓度度间间存存在在直直线线关关系系，如如图图（SiO2-Al2O3催催化化剂剂在在异异丁丁烷烷裂裂解解中中的的活活性性与与L酸酸量量的的关关系系）所所示示。这这个个关关系系表表明明，L酸酸中中心对从异丁烷分子上拉下一个负氢离子以引发裂解反应是十分必要的。心对从异丁烷分子上拉下一个负氢离子以引发裂解反应是十分必要的。4固体酸碱催化剂的酸性与催化性能的关系固体酸催化剂的酸性与18我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（二）酸强度与催化活性和选择性的关系（二）酸强度与催化活性和选择性的关系 通通常常情情况况下下，反反应应物物只只有有在在那那些些强强度度足足够够的的酸酸的的作作用用下下才才能能进进行行反反应应，并并且且不不同同类类型型的的催催化化反反应应对对酸酸强强度度的的要要求求是是不不同同的的。同同时时，酸酸中中心心强强度度的的分分布布也也会会影影响响反反应应的的选选择择性性，例例如如，对对催催化化裂裂化化反反应应而而言言，SiO2-MgO催催化化剂剂对对汽汽油油的的收收率率较较高高，但但汽汽油油的的辛辛烷烷值值则则较较低低，而而SiO2-Al2O3催催化化剂剂所所得得的的结结果果正正好好相相反反。与与图图（各各种种裂裂化化催催化化剂剂的的酸酸强强度度分分布布）的的曲曲线线相相对对照照，可可以以很很好好的的解释这些实验结果。解释这些实验结果。从从图图中中可可以以看看出出，SiO2-MgO的的酸酸性性中中心心数数目目较较多多，但但酸酸中中心心的的强强度度大大多多都都在在Ho=-3以以上上，是是弱弱酸酸中中心心，对对异异构构化化反反应应较较不不利利，因因此此汽汽油油的的辛辛烷烷值值较较低低；而而SiO2-Al2O3催催化化剂剂酸酸中中心心强强度度分分布布较较均均一一，Ho-3的的强强酸酸性性中中心心数数目目相相对对较较多多，因因而而有有利利于于异异构构化化反反应应，所所以以汽汽油油的的辛辛烷烷值值较较高高，但但酸酸中中心数目相对较少，因此汽油的总收率比心数目相对较少，因此汽油的总收率比SiO2-MgO催化剂的要低。催化剂的要低。（二）酸强度与催化活性和选择性的关系从图中可以19我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（三）酸量与催化活性之间的关系（三）酸量与催化活性之间的关系 在在许许多多情情况况下下，固固体体酸酸催催化化剂剂的的酸酸量量与与催催化化活活性性之之间间有有很很好好的的对对应应关关系系，如如不不同同Al2O3含含量量的的一一系系列列SiO2-Al2O3催催化化剂剂上上，丙丙烯烯的的聚聚合合反反应应速速率率与与催催化化剂剂的的酸酸量量成成线线性性关关系系如如图图所所示示。可可见见聚聚合合反反应应的的活活性性与与酸酸量量呈呈一一直直线关系。线关系。丙烯聚合反应中丙烯聚合反应中SiO2-Al2O3催化剂的活性与酸量的关系催化剂的活性与酸量的关系催化剂：催化剂：A、B、C、D、E、F、GAl2O3/%(质量质量)：0.12、0.32、1.04、2.05、3.56、10.3、25.1酸量酸量/（mmol.g-1）（三）酸量与催化活性之间的关系丙烯聚合反应中SiO2-Al220我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物5 5 固体固体酸碱催化剂的催化作用机理酸碱催化剂的催化作用机理固体酸碱催化剂的催化作用机理固体酸碱催化剂的催化作用机理 固固体体酸酸、碱碱催催化化剂剂，如如硅硅铝铝胶胶、分分子子筛筛、MgO-SiO2等等在在烃烃类类转转化化，包包括括裂裂解解、异异构构化化、烷烷基基化化、聚聚合合反反应应中中都都有有极极好好的的活活性性。现现普普遍遍认认为为，固固体体酸酸催催化化反反应应与与均均相相酸酸催催化化反反应应一一样样，都都是是按按正正碳碳离离子子机机理理进进行行的的，与与此此相相对对应应，烃烃类类在在固固体体碱碱催催化化剂剂作作用用下下，反反应应按按负负碳碳离离子子机机理理进进行行的的。所所谓谓正正碳碳离离子子和和负负碳碳离离子子相相理理，简简单单地地说说就就在在反反应应中中，通通过过反反应应分分子子的的质质子子化化生生成成碳碳正正离离子子，或或从从反反应应分分子子除除去去一一个个质质子子生生成成负负碳碳离离子子，从从而而使使反反应应分分子子得得以以活活化化的的过过程程，并且是反应的控制步骤。下面结合具体的反应进行讨论。并且是反应的控制步骤。下面结合具体的反应进行讨论。（一）正碳离子的形成（一）正碳离子的形成 正正碳碳离离子子是是烃烃类类分分子子中中的的碳碳链链上上同同一一个个正正电电荷荷形形成成的的物物种种，由由于于正正电电荷荷的的存存在在，其其结结构构不不稳稳定定，具具有有较较高高的的反反应应活活性性，在在实实际际的的反反应应中中正正碳碳离离子子可可通过各种途径生成。通过各种途径生成。5固体酸碱催化剂的催化作用机理固体酸碱催化剂的催化作用机理21我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（2）芳烃与）芳烃与B酸作用酸作用 芳烃也可作为质子的受体，如下图所示：芳烃也可作为质子的受体，如下图所示：（3）烷烃生成正碳离子）烷烃生成正碳离子 烷烷烃烃在在强强B酸酸作作用用下下，先先形形成成五五配配位位的的正正碳碳离离子子，如如甲甲烷烷与与质质子子酸作用先得甲烷的质子化产物，再变为甲基正离子酸作用先得甲烷的质子化产物，再变为甲基正离子H3C+。（1）烯烃与）烯烃与B酸作用酸作用 当烯烃与当烯烃与B酸作用时，形成一个酸作用时，形成一个C-H 键，即：键，即：（2）芳烃与B酸作用（3）烷烃生成正碳离子（1）烯烃与B酸作22我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（二）正碳离子的反应（二）正碳离子的反应烃烃类类分分子子与与酸酸中中心心反反应应后后形形成成各各种种正正碳碳离离子子，并并进进一一步步发发生生各各种种反反应应，概概括括起来，正碳离子的反应有四种类型。起来，正碳离子的反应有四种类型。（1）异构反应：）异构反应：异异构构反反应应包包括括氢氢转转移移造造成成的的双双键键异异构构，还还包包括括氢氢转转移移与与烷烷基基转转移移同同时时发发生生造造成的骨架异构。双键异构的例子如：成的骨架异构。双键异构的例子如：（2）裂解反应：）裂解反应：CC键断裂键断裂正碳离子的裂解反应一般均发生在正碳离子的裂解反应一般均发生在-碳位置上（碳位置上（-断键）如：断键）如：（二）正碳离子的反应（2）裂解反应：CC键断裂23我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（3）聚合和烷基化反应：）聚合和烷基化反应：CC键形成键形成 正碳离子也是正碳离子也是CC成键反应的中间化合物，如烯烃的聚合：成键反应的中间化合物，如烯烃的聚合：（4）环化反应）环化反应烯烃正碳离子能按下列路线转化生成环状正碳离子：烯烃正碳离子能按下列路线转化生成环状正碳离子：（3）聚合和烷基化反应：CC键形成（4）环化反应24我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（三）固体碱催化反应机理（三）固体碱催化反应机理 固固体体碱碱的的催催化化反反应应与与均均相相碱碱催催化化反反应应一一样样，都都是是由由碱碱中中心心从从反反应应物物上上拉拉去去一一个个质质子子H+，或或者者向向反反应应物物加加入入一一个个负负氢氢离离子子H-形形成成负负碳碳离离子子开开始始的的。下下面结合一些具体的实例做一简单的分析。面结合一些具体的实例做一简单的分析。（1）异构化反应）异构化反应 丁丁烯烯异异构构是是烯烯烃烃异异构构中中研研究究的的最最为为详详细细的的实实例例。通通常常认认为为丁丁烯烯在在MgO和和CaO上上的的异异构构是是通通过过生生成成烯烯丙丙基基负负离离子子中中间间体体进进行行的的，而而生生成成这这样样的的中中间间体体则则是是需需要要金金属属离离子子和和氧氧离离子子的的共共同同参参与与下下才才能能实实现现，这这时时表表面面氧氧原原子子从从反应分子中除去一个反应分子中除去一个H+，而金属离子则起稳定负碳离子的作用，机理如下：，而金属离子则起稳定负碳离子的作用，机理如下：（三）固体碱催化反应机理25我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（2）加氢反应）加氢反应 通通常常单单烯烯烃烃在在固固体体碱碱催催化化剂剂加加氢氢时时温温度度不不能能低低于于200，但但1，3丁丁二二烯烯却却在在较较低低温温度度时时有有较较高高的的活活性性，并并且且MgO和和其其他他固固体体碱碱催催化化剂剂相相比比，活活性性和和选择性都是最好的。其机理如下：选择性都是最好的。其机理如下：在在反反应应中中，氢氢先先进进行行异异裂裂，生生成成的的负负氢氢离离子子H-进进攻攻反反应应物物，并并生生成成烯烯丙丙基基阴阴离离子子（1）和和（2），另另一一个个氢氢物物种种H+再再在在烯烯丙丙基基负负碳碳离离子子上上加加入入，生成（生成（3）和（）和（4）。）。在在固固体体碱碱催催化化剂剂上上和和在在别别的的催催化化剂剂上上加加氢氢的的不不同同之之处处是是，共共轭轭双双键键远远比比单单烯烯烃烃容容易易加加氢氢，同同时时二二个个氢氢加加在在共共轭轭双双烯烯烃烃的的二二个个端端碳碳上上，即即取取1，4 加成。加成。（2）加氢反应在反应中，氢先进行异裂，生成26我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（3）烷基化反应）烷基化反应 当当甲甲苯苯用用甲甲醇醇进进行行烷烷基基化化时时，如如果果用用酸酸作作催催化化剂剂，那那么么烷烷基基化化就就放放生生在在苯苯环环上上；如如果果用用碱碱作作催催化化剂剂，则则烷烷基基化化发发生生在在侧侧链链上上，这这是是因因为为他他们们的的反反应应机机理理是是不不一一样样的的。在在固固体体碱碱催催化化剂剂中中，MgO和和经经碱碱金金属属离离子子交交换换的的分分子子筛筛对对这这个个反反应应都都有有很很好好的的活活性性。如如碱碱金金属属离离子子交交换换的的分分子子筛筛作作催催化化剂剂，在在425 时时，有有甲甲苯苯和和甲甲醇醇反反应应可可得得乙乙苯苯和和苯苯乙乙烯烯；如如果果改改用用甲甲醛醛代代替替甲甲醇醇，转转化化率率还能增加。反应是按负碳离子机理进行的。如下图所示：还能增加。反应是按负碳离子机理进行的。如下图所示：可可见见，反反应应是是由由碱碱中中心心B先先从从甲甲苯苯的的甲甲基基上上拉拉下下一一个个H+开开始始的的，使使用用甲甲醇醇作作烷基化剂时，先要脱氢生成甲醛，然后才能和甲苯烷基化。烷基化剂时，先要脱氢生成甲醛，然后才能和甲苯烷基化。（3）烷基化反应可见，反应是由碱中心B先从甲苯的甲基上拉下一27我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物6 6 催化裂化、催化重整反应催化裂化、催化重整反应催化裂化是以减压馏分油、焦化柴油和蜡油等重质馏分油或渣油为原料，在催化裂化是以减压馏分油、焦化柴油和蜡油等重质馏分油或渣油为原料，在常压和常压和450550条件下，在固体酸催化剂的存在下发生一系列化学反应，条件下，在固体酸催化剂的存在下发生一系列化学反应，转化生成气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭的过程。根据所用原料、催化转化生成气体、汽油、柴油等轻质产品和焦炭的过程。根据所用原料、催化剂和操作条件的不同，催化裂化各产品的产率和组成略有不同，大体上气体剂和操作条件的不同，催化裂化各产品的产率和组成略有不同，大体上气体产率为产率为10%20%，汽油产率为，汽油产率为3050%，柴油产率不超过，柴油产率不超过40%，焦炭产，焦炭产率率5%7左右左右一、一、催化裂化催化裂化（一）催化裂化反应（一）催化裂化反应 催催化化裂裂化化反反应应是是通通过过正正碳碳离离子子中中间间体体进进行行的的，在在催催化化裂裂化化反反应应中中烷烷烃烃裂裂化化时时首首先先形形成成正正碳碳离离子子，然然后后C-C键键断断裂裂，生生成成一一个个较较小小的的吸吸附附在在催催化化剂剂上上的的正正碳碳离离子子和和一一个个烯烯烃烃，断断裂裂遵遵循循处处断断裂裂原原则则，生生成成的的烯烯烃烃是是烯烯烃烃。一一些典型的反应如下：些典型的反应如下：6催化裂化、催化重整反应催化裂化是以减压馏分油、焦化柴油和28我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1、烷烃裂化为较小分子的烯烃和烷烃、烷烃裂化为较小分子的烯烃和烷烃 CnH2n+2 CmH2m(烯烃烯烃)+CpH2p+2（烷烃）（烷烃）n=m+p2、烯烃裂化为较小的烯烃、烯烃裂化为较小的烯烃 CnH2n CmH2m(烯烃烯烃)+CpH2p（烯烃）（烯烃）n=m+p3、异构化反、异构化反应 正构烷烃正构烷烃 异构烷烃异构烷烃 正构烯烃正构烯烃 异构烯烃异构烯烃4、氢转移反应氢转移反应 环烷烃环烷烃+烯烃烯烃 芳烃芳烃+烷烃烷烃5、芳构化反、芳构化反应6、环烷烃裂解裂解为烯烃 CnH2n CmH2m(烯烃烯烃)+CpH2p（烯烃）（烯烃）n=m+p7、烷基芳基芳烃脱脱烷基反基反应 ArCnH2n+1 ArH(芳烃芳烃)+CnH2n（烯烃）（烯烃）8、缩合反应、缩合反应 单环芳烃缩合成稠环芳烃等单环芳烃缩合成稠环芳烃等1、烷烃裂化为较小分子的烯烃和烷烃29我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（二）催化裂化反应机理（二）催化裂化反应机理烃烃与与催催化化剂剂表表面面酸酸中中心心反反应应生生成成活活泼泼碳碳正正离离子子，活活泼泼碳碳正正离离子子引引发发烃烃的的链链式反应。如下列几种：式反应。如下列几种：催化裂化反应的一些规律如下：催化裂化反应的一些规律如下：（1）新新生生成成的的伯伯正正碳碳离离子子极极不不稳稳定定，并并迅迅速速转转化化为为仲仲正正碳碳离离子子，然然后后再再处处断断裂裂，反反应应继继续续下下去去，直至成为不能再断裂的小正碳离子为止，并在反应过程中将直至成为不能再断裂的小正碳离子为止，并在反应过程中将H+传给催化剂变成烯烃。传给催化剂变成烯烃。（2）烯烯烃烃裂裂化化时时也也首首先先形形成成正正碳碳离离子子，并并遵遵循循处处断断裂裂原原则则，生生成成一一个个较较小小的的烯烯烃烃和和一一个个伯伯正正碳碳离子，伯正碳离子再重排，裂化为较小的烯烃。离子，伯正碳离子再重排，裂化为较小的烯烃。（3）环环烷烷烃烃裂裂化化时时形形成成的的正正碳碳离离子子的的机机理理与与烷烷烃烃一一体体，但但由由于于存存在在大大量量仲仲碳碳离离子子和和叔叔碳碳离离子子，所所以环烷烃的反应能力很高，并能生成各种与烯烃裂化类似的产品，同时还存在一定的芳烃。以环烷烃的反应能力很高，并能生成各种与烯烃裂化类似的产品，同时还存在一定的芳烃。（4）芳烃裂化时也先形成正碳离子，然后在侧链断裂，而芳环基本上不参加反应。）芳烃裂化时也先形成正碳离子，然后在侧链断裂，而芳环基本上不参加反应。（5）裂化速率按与环所连的碳原子伯、仲、叔顺序和随侧链的长度增加而增加。）裂化速率按与环所连的碳原子伯、仲、叔顺序和随侧链的长度增加而增加。特特别别是是在在石石油油馏馏分分的的催催化化裂裂化化中中，上上述述的的各各种种单单体体烃烃的的反反应应都都在在进进行行，并并发发生生许许多多交交错错反反应应，因因而而形形成成一一个个非非常常复复杂杂的的反反应应体体系系，其其中中C-C键键的的断断裂裂是是最最基基本本的的一一次次反反应应，然然后后在在这这此此基基础础上上发发生生各各种种二二次次反反应应。较较重重要要的的二二次次反反应应大大致致分分为为两两类类：一一类类为为只只在在CH键键上上进进行行，如如双双键键异异构构、氢氢转转移移、环环烃烃脱脱氢氢、烯烯烃烃饱饱和和等等；另另一一类类是是C-H键键和和C-C键键都都参参与与反反应应，如如烯烯烃烃骨骨架架异构，烯烃芳构化，烯烃低聚，烯烃缩合，烷基转移等。异构，烯烃芳构化，烯烃低聚，烯烃缩合，烷基转移等。（二）催化裂化反应机理催化裂化反应的一些规律如下：30我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（三）催化裂化催化剂（三）催化裂化催化剂催催化化裂裂化化催催化化剂剂一一般般来来说说有有两两种种主主要要组组成成，沸沸石石分分子子筛筛和和基基质质，一一些些催催化化剂剂还还可可能能包包括括第第三三种种组组分分：一一种种或或几几种种添添加加剂剂，用用于于提提高高汽汽油油的的辛辛烷烷值值、提提高高催化剂的抗金属能力、减少污染物的排放等。催化剂的抗金属能力、减少污染物的排放等。沸沸石石分分子子筛筛大大多多是是Y型型和和高高硅硅Y型型沸沸石石，或或者者是是沸沸石石的的混混合合物物。基基质质是是合合成成的的或或天天然然组组分分，合合成成基基质质一一般般为为无无定定形形硅硅酸酸铝铝、氧氧化化铝铝等等。天天然然组组分分一一般般为为粘粘土土等等。添添加加剂剂一一般般根根据据它它们们的的作作用用在在组组成成上上有有很很大大变变化化，如如ZSM5分分子子筛筛可可用作辛烷值促进剂，用作辛烷值促进剂，Sb，Bi，Sn等可用作金属钝化剂。等可用作金属钝化剂。分子筛形成过程示意图分子筛形成过程示意图ZSM-5分子筛示意图分子筛示意图（三）催化裂化催化剂分子筛形成过程示意图ZSM-5分子筛示意31我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（四）催化裂化反应工艺（四）催化裂化反应工艺（FCC工艺工艺）催催化化裂裂化化装装置置通通常常由由三三大大部部分分组组成成，即即反反应应一一再再生生系系统统、分分馏馏系系统统和和吸吸收收稳稳定定系系统统。其其中中反反应应再再生生系系统统是是全全装装置置的的核核心心，现现以以高高低低并并列列式式提提升升管管催催化化裂裂化化为为例例，对对几几个个系系统统分分述述如如下下：图图是是高高低低并并列列式式提提升升管管催催化化裂化装置反应裂化装置反应再生及分馏系统的工艺流程：再生及分馏系统的工艺流程：（四）催化裂化反应工艺（FCC工艺）32我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物(a)反应反应 再生系统再生系统 新新鲜鲜原原料料经经过过一一系系列列换换热热后后与与回回炼炼油油混混合合，进进人人加加热热炉炉预预热热到到 370 左左右右，由由原原料料油油喷喷嘴嘴以以雾雾化化状状态态喷喷人人提提升升管管反反应应器器下下部部，与与来来自自再再生生器器的的高高温温（约约 650700 ）催催化化剂剂接接触触并并立立即即气气化化，油油气气与与雾雾化化蒸蒸汽汽及及预预提提升升蒸蒸汽汽一一起起携携带带着着催催化化剂剂以以 78 m/s的的高高线线速速通通过过提提升升管管，经经快快速速分分离离器器分分离离后后，大大部部分分催催化化剂剂被被分分出出落落人人沉沉降降器器下下部部，油油气气排排带带少少量量催催化化剂剂经经两两级级旋旋风风分分离离器分出夹带的催化剂后进人分馏系统。器分出夹带的催化剂后进人分馏系统。积积有有焦焦炭炭的的待待生生催催化化剂剂由由沉沉降降器器进进人人其其下下面面的的汽汽提提段段，用用过过热热蒸蒸汽汽进进行行汽汽提提以以脱脱除除吸吸附附在在催催化化剂剂表表面面上上的的少少量量油油气气。待待生生催催化化剂剂经经待待生生斜斜管管、待待生生单单动动滑滑阀阀进进人人再再生生器器，与与来来自自再再生生器器底底部部的的空空气气接接触触形形成成流流化化床床层层，进进行行再再生生反反应应，同同时时放放出出大大量量燃燃烧烧热热，以以维维持持再再生生器器足足够够高高的的床床层层温温度度度度（密密相相段段温温度度约约650680）。再再生生器器维维持持0.150.25MPa，床床层层线线速速约约 0.71.0 m/s。再再生生后后的的催催化化剂剂经经淹淹流流管管、再再生生斜斜管管及及再再生生单单动动滑滑阀阀返返回回提提升升管管反反应应器循环使用。器循环使用。烧烧焦焦产产生生的的再再生生烟烟气气，经经再再生生器器稀稀相相段段进进人人旋旋风风分分离离器器，经经两两级级旋旋风风分分离器分出携带的大部分催化剂，烟气经集气室和双动滑阀排人烟囱。离器分出携带的大部分催化剂，烟气经集气室和双动滑阀排人烟囱。(a)反应再生系统33我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物(b)分馏系统分馏系统 分馏系统的作用是将反应分馏系统的作用是将反应 再生系统的产物进行分离，得到部分产品和再生系统的产物进行分离，得到部分产品和半成品。由反应半成品。由反应 再生系统来的高温油气进人催化分馏塔下部，经装有挡板再生系统来的高温油气进人催化分馏塔下部，经装有挡板的脱过热段脱热后进人分馏段，经分馏后得到富气、粗汽油、轻柴油、重柴的脱过热段脱热后进人分馏段，经分馏后得到富气、粗汽油、轻柴油、重柴油、回炼油和油浆。油、回炼油和油浆。(c)吸收吸收 稳定系统稳定系统 从分馏塔顶油气分离器出来的富气中带有汽油组分，而粗汽油中则溶解从分馏塔顶油气分离器出来的富气中带有汽油组分，而粗汽油中则溶解有有C3和和C4甚至甚至 C2组分。吸收稳定系统的作用就是利用吸收和精馏的方法组分。吸收稳定系统的作用就是利用吸收和精馏的方法将富气和粗汽油分离成干气将富气和粗汽油分离成干气(C2)、液化气（、液化气（C3、C4）和蒸气压合格的稳）和蒸气压合格的稳定汽油。定汽油。(b)分馏系统(c)吸收稳定系统34我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物二、催化重整二、催化重整（一）催化重整反（一）催化重整反应1、加、加氢-脱脱氢反反应；2、异构化、异构化、环化、环化反反应；3、芳、芳构化反构化反应。（二）催化重整催化（二）催化重整催化剂1、Pt/Al2O3催化催化剂（20世世纪50年代）；年代）；2、Pt-Re/Al2O3、Pt-Sn/Al2O3等催化等催化剂。二、催化重