固体催化剂的使用

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,Page,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,固体催化剂的使用,应化104班第一组,目录,催化作用原理与催化剂,01,工业催化剂的制备,02,06,固体催化剂的填装,03,2,催化作用的定义与基本特征,定义,：催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的 标准自由焓的变化。,基本特征,：1.催化剂能够加快反应速率 2.催化剂对反应具有选择性 3.催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应 4.催化剂只能改变化学反应的速率 5.催化剂不改变化学平衡,3,催化剂组成关系图,催化剂的组成,载体,助催化剂,活性组分,催化剂,4,影响催化剂的活性及选择性,影响因素,选择性,活性,使用寿命,机械强度和稳定性,比活性,转化率,空时收率,其他物理性状,5,工业催化剂制备,制备方法：1.沉淀法2.混合法3.浸渍法4.熔融法5.离子交换法,1.机械混合法,将两种以上的物质加入混合设备内混合。此法简单易行，例如转化-吸收型脱硫剂的制造,是将活性组分（如二氧化锰、氧化锌、碳酸锌）与少量粘结剂(如氧化镁、氧化钙)的粉料计量连续加入一个可调节转速和倾斜度的转盘中，同时喷入计量的水。粉料滚动混合粘结,形成均匀直径的球体,此球体再经干燥、焙烧即为成品。乙苯脱氢制苯乙烯的Fe-Cr-K-O催化剂,是由氧化铁、铬酸钾等固体粉末混合压片成型、焙烧制成的。利用此法时应重视粉料的粒度和物理性质。,6,2沉淀法,此法用于制造要求分散度高并含有一种或多种金属氧化物的催化剂。在制造多组分催化剂时，适宜的沉淀条件对于保证产物组成的均匀性和制造优质催化剂非常重要。通常的方法是在一种或多种金属盐溶液中加入沉淀剂（如碳酸钠、氢氧化钙），经沉淀、洗涤、过滤、干燥、成型、焙烧(或活化)，即得最终产品。如果在沉淀桶内放入不溶物质（如硅藻土），使金属氧化物或碳酸盐附着在此不溶物质上沉淀，则称为附着沉淀法。沉淀法需要高效的过滤洗涤设备，以节约水，避免漏料损失。,7,3浸渍法,将具有高孔隙率的载体（如硅藻土、氧化铝、活性炭等）浸入含有一种或多种金属离子的溶液中，保持一定的温度，溶液进入载体的孔隙中。将载体沥干，经干燥、煅烧，载体内表面上即附着一层所需的固态金属氧化物或其盐类,。,浸渍法可使催化活性组分高度分散,并均匀分布在载体表面上,在催化过程中得到充分利用。制备含贵金属（如铂、金、锇、铱等）的催化剂常用此法，其金属含量通常在 1以下。制备价格较贵的镍系、钴系催化剂也常用此法，其所用载体多数已成型，故载体的形状即催化剂的形状。另有一种方法是将球状载体装入可调速的转鼓内，然后喷入含活性组分的溶液或浆料，使之浸入载体中，或涂覆于载体表面。,8,4.,熔融法,热熔融法是制备某些催化剂的特殊方法，适用于少数不得不经过熔炼过程的催化剂，为的是借助高温条件将各个组分熔炼称为均匀分布的混合物，配合必要的后续加工，可制得性能优异的催化剂。这类催化剂常有高的强度、活性、热稳定性和很长的使用寿命。主要用于制造氨合成所用的铁催化剂。将精选磁铁矿与有关的原料在高温下熔融、冷却、破碎、筛分，然后在反应器中还原。,9,5.,离子交换法,某些晶体物质（如合成沸石分子筛）的金属阳离子（如Na）可与其他阳离子交换。将其投入含有其他金属（如稀土族元素和某些贵金属）离子的溶液中，在控制的浓度、温度、pH条件下，使其他金属离子与 Na进行交换。由于离子交换反应发生在交换剂表面，可使贵金属铂、钯等以原子状态分散在有限的交换基团上，从而得到充分利用。此法常用于制备裂化催化剂，如稀土-分子筛催化剂,10,固体催化剂的填装,运输和储藏,催化剂通常是装捅供应的,，丙二醇,三乙醇胺,甲醇,乙二醇有金属桶(如co变换催化剂)或纤维板桶(如3Q接触氧化催化剂)包装。用纤维板桶包装时，柄内有一塑料袋，以防止催化剂吸收空气中的水分。而装有催化剂桶的运输应尽可能轻轻搬运，并严禁摔、碰、撞击，以防催化剂破碎。催化剂的贮藏要求防潮、防污染。例如，丙二醇,三乙醇胺,甲醇,乙二醇s02接触氧化使用的钒催化剂，,在贮藏过程中不与空气接触则可保存数年，性能不发生变化*催化剂受潮与否，就钒催化剂来说大致可根据颜色判别，新的未受潮的催化剂应是淡黄色或深黄包的，因为v20s和Kzsod生成不同化合物的缘故；如催化剂变为绿色，那就肯定是和空气接触受潮了，因为钒催化剂很容易与还原性物质作用，还原成四价钒。对于合成氨催化剂，如用金属桶，存放时间为几个月。,11,在户外，也要注意防雨防污，做好密封工作。,如有空气漏入捅中，空气中含有的水汽和硫会与催化剂发生作用，有时可以看到催化剂上有一层淡淡的白色物质，这是空气中的水和催化剂长期作用使钾盐析出的结果。在贮藏期间如有雨水浸入，使催化剂表面润湿，这些催化剂不宜使用。,催化剂的填装,催化剂的装填是非常重要的工作。装填的好坏，对催化剂床层气流的均匀分布，降低,床层阻力并有效地发挥催化剂的效能起重要的作用。催化剂在装入反应器之前先要过筛，因为运输中所产生的碎末细粉会增加床层阻力，甚至被气流带出反应器而阻塞管道阀门。在装填之前还要认真检查催化剂支撑蓖条或金属支网的状况，因为这方面的缺陷在垣装后根难矫正。,12,在装填直径较大的固定床反应器时，要注意两个问题：,一是要避免催化剂从高处落下造成破损；二是在填装床层时催化剂一定要分布均匀。,忽视了上述两项，容易在装填时造成严重不均匀的情况，形成反应器断面各部分颗粒大小不均。小颗粒或粉尘集中的地方空隙率小，阻力大；相反，大颗粒集中的地方空隙率大，阻力小。反应流体必然更多地从空隙率大、阻力小的位置通过，从而由于流体分布不均影响了催化剂的利用率*,。,对于固定床列管式的反应器有的从管口到管底可高达10m，当催化剂装于管内时，催化剂不能直接从高处落下加到管中，这样不仅会造成催化剂的大量破碎，而且容易形成“桥接”现象，使床层造成空洞，出现沟流不利于催化反应，严重时还会造成管壁过热，因此，装填要特别小心,。,13,14,