催化剂制备原理-浸渍法课件

催化剂制备的单元操作催化剂制备的单元操作催化剂制备的单元操作催化剂制备的单元操作-浸渍法浸渍法浸渍法浸渍法把载体浸渍（浸泡）在含有活性组分（和助催化剂）的化合物溶把载体浸渍（浸泡）在含有活性组分（和助催化剂）的化合物溶液中，经过一段时间后除去剩余的液体，再经干燥、焙烧和活化液中，经过一段时间后除去剩余的液体，再经干燥、焙烧和活化（还原或硫化）后即得催化剂（还原或硫化）后即得催化剂 广泛用于制备负载型催化剂广泛用于制备负载型催化剂 （尤其负载型金属催化剂）（尤其负载型金属催化剂）载体（如Al2O3）的沉淀洗涤、干燥载体的成型用活性组份溶液浸渍干燥焙烧分解活化（还原）负载型金属催化剂催化剂制备的单元操作-浸渍法把载体浸渍（浸泡）在含有活性组分1优优 点：点：负载组分主要分布在载体表面，用量少，利用率高负载组分主要分布在载体表面，用量少，利用率高（对于贵金属催化剂尤其重要）（对于贵金属催化剂尤其重要）市场上有各种载体供应，可以用已成型的载体，省去市场上有各种载体供应，可以用已成型的载体，省去催化剂成型步骤，而且载体种类很多、物理结构清楚，催化剂成型步骤，而且载体种类很多、物理结构清楚，可根据需要选择合适的载体可根据需要选择合适的载体优 点：负载组分主要分布在载体表面，用量少，利用率高（对于2载体的选择与预处理对载体的一般要求：对载体的一般要求：机械强度高机械强度高载体为惰性，与浸渍液不发生化学反应载体为惰性，与浸渍液不发生化学反应合适的颗粒形状与尺寸，适宜的表面积、合适的颗粒形状与尺寸，适宜的表面积、孔结构等孔结构等足够的吸水性足够的吸水性耐热性好耐热性好不含催化剂毒物和导致副反应发生的物质不含催化剂毒物和导致副反应发生的物质原料易得，制备简单，无污染原料易得，制备简单，无污染常用载体：常用载体：氧化铝、硅胶、分子筛、活性炭、硅藻土、浮石、活性白土、炭纤维、整体载体等载体的选择与预处理对载体的一般要求：机械强度高常用载体：3载体的选择因反应不同而异：载体的选择因反应不同而异：如，乙烯精制去除少量乙炔（加氢）：如，乙烯精制去除少量乙炔（加氢）：Pd/-Al2O3对载体的要求：对载体的要求：低比表面积、大孔径低比表面积、大孔径 （使乙炔加氢产物乙烯尽快脱离催化剂表面）（使乙炔加氢产物乙烯尽快脱离催化剂表面）无酸性无酸性（防止烯、炔的聚合反应，延长催化剂寿命）（防止烯、炔的聚合反应，延长催化剂寿命）载体的预处理：载体的预处理：焙烧焙烧酸化酸化钝化钝化扩孔扩孔氧化铝的焙烧载体的选择因反应不同而异：如，乙烯精制去除少量乙炔（加氢）：4浸渍液的配置活性组分金属的易溶盐活性组分金属的易溶盐 硝酸盐、铵盐、有机酸硝酸盐、铵盐、有机酸盐（乙酸盐、乳酸盐）盐（乙酸盐、乳酸盐）浸渍液浓度：浸渍液浓度：催化剂中活性组分含量（以氧化物计）载体比孔容，ml/g浸渍液浓度（以氧化物计），g/mll浓度过高，活性组分在孔内分布不均匀，易得到较粗的金属颗浓度过高，活性组分在孔内分布不均匀，易得到较粗的金属颗粒且粒径分布不均匀粒且粒径分布不均匀l浓度过低，一次浸渍达不到要求，必须多次浸渍，费时费力浓度过低，一次浸渍达不到要求，必须多次浸渍，费时费力浸渍液的配置活性组分金属的易溶盐 硝酸盐、铵盐、有机酸5浸渍过程固体孔隙与液体接触时，固体孔隙与液体接触时，由于表面张力的作用而由于表面张力的作用而产生毛细管压力，使液产生毛细管压力，使液体渗透到毛细管内部体渗透到毛细管内部活性组分在载体表面的活性组分在载体表面的吸附吸附Critical,tendency towards egg-shell catalyst浸渍过程固体孔隙与液体接触时，由于表面张力的作用而产生毛细管6Uniform Egg-shell Egg-white Egg-Yolka b c dActive phase/SupportSupportActive Phase DistributionsUniform Egg-shell 7Influence of Coadsorbing Ions 竞争吸附法竞争吸附法abcIncreasing citric acid concentrationPt/Al2O3Al2O3Impregnation of -Alumina with Pt(from H2PtCl6)Influence of Coadsorbing Ions 8浸渍法分类过量浸渍法：将载体浸渍在过量溶液中，溶液体积大于载体可吸附的液体体积，一段时间后除去过剩的液体，干燥、焙烧、活化等体积浸渍法：预先测定载体吸入溶液的能力，然后加入正好使载体完全浸渍所需的溶液量（实际采用喷雾法把配好的溶液喷洒在不断翻动的载体上，达到浸渍的目的）多次浸渍法：将浸渍、干燥和焙烧反复进行多次使用场合：使用场合：1.浸渍化合物溶解度小，一次浸渍达不到足够大的负载量2.多组分浸渍时，竞争吸附严重影响各组分在载体表面上的分布3.多组分浸渍时，各组分的可溶性化合物不能共存于同一溶液中（分步浸渍）浸渍法分类使用场合：9Wet impregnation：Dry impregnation：Bucket conveyorDrip chuteBucketDrive wheelBucket filterTipperTo dryingImpregnating solutionImpregnating basinImpregnating solutionSpray headerSupport to be impregnatedRotating druma.b.Wet impregnation：Dry impregnat10浸渍法分类浸渍沉淀法：使载体先浸渍在含有活性组分的溶液中一段时间后，再加入沉淀剂进行沉淀蒸气浸渍法：借助浸渍化合物的挥发性，以蒸气相的形式将其负载于载体上使用场合：使用场合：制备贵金属催化剂（除去氯离子）贵金属浸渍液多采用氯化物的盐酸溶液（氯铂酸、氯钯酸、氯铱酸、氯金酸），载体在浸渍液中吸附饱和后，加入NaOH溶液中和盐酸，并使金属氯化物转化为金属氢氧化物沉淀在载体的内孔和表面上例：例：制备正丁烷异构化催化剂AlCl3/铁矾土 在反应器中装入铁矾土载体，然后以热的正丁烷气流将活性AlCl3组分汽化，并带入反应器，使之浸渍在载体上。当负载量足够时，便可切断气流中的AlCl3，通人正丁烷进行异构化反应浸渍法分类使用场合：制备贵金属催化剂（除去氯离子）例：制备正11浸渍影响因素浸渍时间Increasing impregnation timePt/Al2O3Al2O3Impregnation of -Alumina with Pt(from H2PtCl6)Impregnation of -Alumina with Ni(from 1.0 M Ni(NO3)2)浸渍影响因素Increasing impregnation 12浸渍影响因素浸渍液浓度Impregnation of -Alumina with Ni(from Ni(NO3)2)，浸渍时间，浸渍时间 0.5 h低浓度浸渍溶液和较长浸渍时间有利于活性组分在载体孔内均匀分布浸渍影响因素Impregnation of-Alumin13浸渍后的热处理干燥过程中活性组分的迁移焙烧与活化固相互溶体与固相反应Static drying Drying at low flowrate Freeze drying浸渍后的热处理Static drying Drying14