工業(yè)催化知識(shí)點(diǎn)

1、1. 什么是催化作用？催化劑是一種物質(zhì)， 它能夠加速反應(yīng)的速率而不改變?cè)摲磻?yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs 自由焓變化。 這種作用稱為催化作用。2. 催化作用的四個(gè)基本特征(1) 催化劑只能加速熱力學(xué)上可以進(jìn)行的反應(yīng)，而不能加速熱力學(xué)上無(wú)法進(jìn)行的反應(yīng)。(2) 催化劑只能加速反應(yīng)趨于平衡，而不能改變平衡的位置(平衡常數(shù))。(3) 催化劑對(duì)反應(yīng)具有選擇性。(4) 催化劑的壽命。3. 催化劑有三種重要的催化指標(biāo)：活性、選擇性和穩(wěn)定性。4. 催化劑的組成 活性組分、載體、助催化劑。5. 什么是負(fù)載型催化劑 將活性組分、助催化劑組分負(fù)載于載體上所制得的催化劑，稱為負(fù)載型催化劑。6. 載體的種類載體的種類很多， 可以是

2、天然的， 也可以是人工合成的。 可將載體劃分為低比表面積和高比 表面積兩大類。7. 助催化劑按作用機(jī)理的不同一般區(qū)分為結(jié)構(gòu)型和電子型兩類。8. 載體的功能載體的功能主要有：(1) 提供有效的表面和適宜的孔結(jié)構(gòu)(2) 增強(qiáng)催化劑的機(jī)械強(qiáng)度，使催化劑具有一定的形狀(3) 改進(jìn)催化劑的傳導(dǎo)性(4) 減少活性組分的含量(5) 提供附加的活性中心(6) 活性組分與載體之間的溢流現(xiàn)象和強(qiáng)相互作用9. 一種良好的工業(yè)實(shí)用催化劑，應(yīng)該具有三方面的基本要求：即 活性、選擇性和穩(wěn)定性或者說(shuō)壽命。10. 活性的表達(dá)(1) 給定溫度下完成原料的轉(zhuǎn)化率 ;(2)溫度 (3)空速 (4)時(shí)空收率11. 工業(yè)催化劑的穩(wěn)定性

3、，包括熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性三方面。12. 均相催化是指催化劑與反應(yīng)介質(zhì)不可區(qū)分，與介質(zhì)中的其他組分形成均勻物相的催化反 應(yīng)體系。均相催化常用于液相反應(yīng)。13. 多相催化的反應(yīng)步驟(1) 反應(yīng)物分子從氣流中向催化劑表面和孔內(nèi)擴(kuò)散；(2) 反應(yīng)物分子在催化劑表面上吸附；(3) 吸附的反應(yīng)物分子在催化劑表面上相互作用或與氣相分子作用進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；(4) 反應(yīng)產(chǎn)物自催化劑內(nèi)表面脫附；(5) 反應(yīng)產(chǎn)物離開(kāi)催化劑表面向催化劑周圍的介質(zhì)擴(kuò)散。上述步驟中的第 (1)和 (5)為反應(yīng)物、產(chǎn)物的擴(kuò)散過(guò)程。從氣流層經(jīng)過(guò)滯流層向催化劑顆粒表 面的擴(kuò)散或其反方向的擴(kuò)散， 稱為外擴(kuò)散。 從顆粒外表面向內(nèi)孔道的

4、擴(kuò)散或其反向擴(kuò)散， 稱 為內(nèi)擴(kuò)散。這兩個(gè)步驟均屬于傳質(zhì)過(guò)程，與催化劑的宏觀結(jié)構(gòu)和流體流型有關(guān)。第步為反應(yīng)分子的化學(xué)吸附， 第 步為吸附分子的表面反應(yīng)或轉(zhuǎn)化， 第 步為產(chǎn)物分子的脫附或 解吸。姬三步屬于表面進(jìn)行的化學(xué)過(guò)程，與催化劑的表面結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和反應(yīng)條件有關(guān)，也稱作化學(xué)動(dòng)力學(xué)過(guò)程。多相催化反應(yīng)過(guò)程，包括上述的物理過(guò)程和化學(xué)過(guò)程兩部分。14. 化學(xué)吸附分兩步進(jìn)行，即物理吸附和化學(xué)吸附。15. 脫附是吸附的逆過(guò)程，遵循與吸附相同的規(guī)律。16. 當(dāng)吸附與脫附速度相等時(shí)， 固體表面上吸附的氣體量維持不變， 這種狀態(tài)即為吸附平衡。 17常用的等溫方程：Langmuir等溫方程和BET吸附等溫方程。18.

5、 解離吸附分子在表而上的覆蓋度與分壓的平方根成正比，這一結(jié)論可用來(lái)斷定粒子是否 發(fā)生了解離吸附。1 9 .半導(dǎo)體氧化物分 n 型半導(dǎo)體和 P 型半導(dǎo)體。20. 氧化物分半導(dǎo)體氧化物和絕緣體氧化物。21 固體酸堿定義（三種）S.A Arrhenius（阿累尼烏斯）酸堿（1）能在水溶液中給予出質(zhì)子（H+）的物質(zhì)稱為酸。（2）能在水溶液中給出羥基離子 （0H-）的物質(zhì)為堿稱。J.N.Bronsted對(duì)酸堿定義（B酸堿）（1）凡是能給出質(zhì)子的物質(zhì)稱為酸（2）凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì)稱為堿G.N.Lewis定義（L酸堿）（1）所謂酸，乃是電子對(duì)的受體。如 BF3（2）所謂堿，則是電子對(duì)的供體。如 NH322

6、. 酸型（L，B）鑒定：吡啶吸附后紅外光譜會(huì)出現(xiàn)特征峰。23. 固體酸的強(qiáng)度和酸量酸強(qiáng)度是指給出質(zhì)子的能力（B酸強(qiáng)度）或接受電子對(duì)的能力（ L酸強(qiáng)度） 酸量：固體酸表面的酸量，通常用單位重量或者單位表面積上酸位的毫摩爾數(shù)來(lái)表示。2（ mmol/g ， mmol/m ）24. 固體堿強(qiáng)度與堿量堿 強(qiáng)度：定義為表面吸附的酸轉(zhuǎn)成為共軛堿的能力，或給出電子對(duì)的能力。堿量：堿中心的濃度25. 固體酸的強(qiáng)度超過(guò) 100%硫酸的酸強(qiáng)度則稱為超強(qiáng)酸。26. 分子篩常用的有 A型、X型、Y型、M型和ZSM型等27. 分子篩表示：Mp/n（AIO2）p （SiO2）qyH2O 式中p為鋁氧四面體的數(shù)目，q為硅氧四

7、面體 的數(shù)目。28. 各種沸石分子篩的區(qū)別 化學(xué)組成上最主要的差別則是硅鋁比不同。29. 擇形作用沸石分子篩規(guī)正均勻的孔口和孔道使得催化反應(yīng)可以處于一種擇形的條件下進(jìn)行。這就是所謂的擇形催化。包括反應(yīng)物的擇形催化、 產(chǎn)物的擇形催化、 過(guò)渡狀態(tài)限制的擇形催化、 分子交通控制的擇形 催化。30. 金屬催化劑分類塊狀金屬催化劑 如電解銀、熔鐵、鉑網(wǎng)等催化劑； 分散或負(fù)載型金屬催化劑如 Ni/AI 2O3 加氫催化劑；合金催化劑是指活性組分是二種或兩種以上金屬原子組成，如 Ni-Cu 合金加氫催化劑 LaNi5加氫催化劑等。金屬互化物催化劑如 LaNi5 催化劑。金屬簇狀物催化劑如多核Fe3（CO）i

8、2催化劑。31. 研究金屬化學(xué)鍵的理論方法有三種：能帶理論，價(jià)鍵理論，配位場(chǎng)理論。32. 金屬的分散度金屬在載體上細(xì)微的程度用分散度D表示，定義為：D -魚(yú)表一面旳金屬尿子 總的金屬原子33. 分子篩的結(jié)構(gòu)構(gòu)型硅氧四面體和鋁氧四面體，環(huán)是分子篩第二個(gè)結(jié)構(gòu)層次，籠是分子篩的第三個(gè)結(jié)構(gòu)層次。34. 隨著煉油工業(yè)的發(fā)展，加氫脫硫 （HDS）加氫脫氮（HDN）、加氫脫金屬（HDM）等過(guò)程都寄 希望于硫化物催化劑。（主要用于煤和石油資源的加氫脫硫（ HDS）、加氫脫氮（HDN）和加 氫脫金屬過(guò)程（HDM）。）35. 很多具有尖晶石結(jié)構(gòu)的金屬氧化物，常用作氧化和脫氫過(guò)程的催化劑。鈣鈦礦型催化36. 催化劑

9、的升溫與還原實(shí)際上是其制備過(guò)程的繼續(xù)，是投入使用前的最后一道工序，也是 催化劑形成活性結(jié)構(gòu)的過(guò)程。37. 催化劑的活性隨時(shí)間變化的規(guī)律大體上可分為三個(gè)階段： 成熟期，在這段時(shí)間內(nèi)恬性隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加或降低；穩(wěn)定期，活性一般保持穩(wěn)定不變，這是催化劑充分發(fā)揮作用的時(shí)期； 衰老期，催化劑經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后，活性出現(xiàn)明顯的下降，直至最后活性消失。38. 催化劑的再生方法有以幾種：蒸氣處理空氣處理還原處理酸堿處理39. 固體催化劑常用制備方法沉淀法浸漬法機(jī)械混合法離子交換法熔融法等40. 用沉淀劑（如堿類物質(zhì)）將可溶性的催化劑組分（金屬鹽類的水溶液）轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶化合 物。經(jīng)過(guò)分離、洗滌、干燥和焙燒成型或

10、還原等步驟制成催化劑。41. 沉淀物的形成包括兩個(gè)過(guò)程：一是晶核的生成，二是晶核的長(zhǎng)大。42. 如果晶核生成的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)晶核長(zhǎng)大的速率，這樣就會(huì)得到非晶型沉淀，甚至是膠體。43. 沉淀劑選擇（1 ）生產(chǎn)中采用的沉淀劑是 NH40H和（NH4）2CC3。（2 ）形成的沉淀物必須有利于過(guò)濾和洗滌，應(yīng)盡量選用形成晶型沉淀的鹽類沉淀劑。（3 ）沉淀劑的溶解度要大。（4）形成的沉淀物溶解度要小。（5）沉淀劑必須無(wú)毒不會(huì)造成環(huán)境污染44. 沉淀法的影響因素濃度的影響，溫度的影響，溶液pH值影響，加料順序影響。45. 沉淀法包括：（1）均勻沉淀法（2 ）共沉淀法46. 沉淀法常用堿性物質(zhì)作沉淀劑47. 加

11、料順序可分為順加法”、逆加法”和并加法”48. 均勻沉淀法是首先使沉淀的溶液與沉淀劑母體充分混合，造成一個(gè)均勻的體系，然后調(diào) 節(jié)溫度、逐漸提高 pH值或在體系中逐漸生成沉淀劑等方式，創(chuàng)造形成沉淀的條件，使沉淀 作用緩慢地進(jìn)行。49. 將含有兩種以上金屬離子的混合溶液與一種沉淀劑作用，同時(shí)形成含有幾種金屬組分沉 淀物，稱為共沉淀法。采用不同的加料方式，一為順加法，二為逆加法，三為并加法。50. 焙燒有三個(gè)作用。第一個(gè)作用是通過(guò)物流的熱分解除去化學(xué)結(jié)合水和揮發(fā)性物質(zhì)（如CO2、NO2、NH3等），使其轉(zhuǎn)化成所需的化學(xué)成分和化學(xué)形態(tài)。第二個(gè)作用是借助固態(tài)反應(yīng)、互溶和再結(jié)晶獲得一定的晶型、微晶粒度、孔

12、徑和比表面積等。 第三個(gè)作用是使微晶適當(dāng)焙燒， 以提高催化劑的機(jī)械強(qiáng)度，還可以通過(guò)造孔作用使催化劑獲 得較大孔隙率。51.偏鉗酸鈉溶胺純水硝酸濬液中和55.浸漬液的配制最常用的是硝酸鹽、銨鹽、有機(jī)酸鹽（乙酸鹽、乳酸鹽等）成品酸中和袪生產(chǎn)r-AlsO3的流程示意52.用沉淀法制備水和氧化鋁原料的種類Al2（SC4）3和Na2CO3溶液53老化:可加速凝膠向晶體轉(zhuǎn)化。54.載體的選擇載體的選擇要從物理因素和化學(xué)因素倆方面考慮。 從物理因素考慮首先是顆粒的大小， 比表 面積和孔結(jié)構(gòu)。從化學(xué)因素考慮，根據(jù)載體性質(zhì)的不同區(qū)分為以下三種情況 ,1.惰性載體2. 載體與活性組分具有相互作用 3.載體具有催化

13、作用56. 混合法又分為干法和濕法兩種。干混法操作步驟最為簡(jiǎn)單，只要把制備催化劑的活性組分、助催化劑、載體或黏結(jié)劑、潤(rùn)滑劑、造孔劑等放人混合器內(nèi)進(jìn)行機(jī)械混合濕混法的制備工藝要復(fù)雜一些， 活性組分往往以沉淀得到的鹽類或氫氧化物形式，與干的助催化劑或載體、黏結(jié)劑進(jìn)行濕式碾合.57. 催化劑制備技術(shù)的新進(jìn)展（1）微乳液技術(shù)（2）溶膠-凝膠技術(shù)（3）超臨界技術(shù)（4）膜技術(shù)58. 在活性順序的粗略篩選試驗(yàn)中，最常采用在給定的反應(yīng)溫度下原料達(dá)到的轉(zhuǎn)化率59.gg驗(yàn)室催花反應(yīng)器一|非穂態(tài)I檎態(tài)I齋塞流動(dòng)I流化床1-積分的11橄分的圖11-1 穽驗(yàn)室反應(yīng)黠的類型59. 連續(xù)反應(yīng)器（1）活塞流反應(yīng)器（2）再循環(huán)

14、反應(yīng)器（3）返混式反應(yīng)器（4）滴流床反應(yīng)器（5）流化床反應(yīng)器60. 流化床反應(yīng)器氣速急速增大，床層繼續(xù)膨脹，顆粒不斷流化。分為散式流化（流體是液體， P波動(dòng)不大） 和聚式流化（流體是氣體，出現(xiàn)氣泡， P波動(dòng)較大）。61. 消除內(nèi)、外擴(kuò)散控制隨氣流速度變化的轉(zhuǎn)化率不受裝填量的影響。（外擴(kuò)散）催化劑的活性或生產(chǎn)能力不受粒徑的影響。（內(nèi)擴(kuò)散）62. 催化劑密度（1）顆粒密度（2）骨架密度（3）堆密度63. 測(cè)定比表面積常用的方法是吸附法，它又可分為化學(xué)吸附法及物理吸附法。BET法被認(rèn)為是測(cè)定載體及催化劑比表面積標(biāo)準(zhǔn)的方法。64. 當(dāng)用量筒測(cè)量催化劑的體積時(shí)，所得到的密度稱為堆積密度或堆密度65. 當(dāng)測(cè)量的體積僅僅是催化劑的實(shí)際固體骨架的體積時(shí)，測(cè)得的密度稱為真密度，又稱為 骨架密度。66. 測(cè)定堆積顆粒之間的空隙體積常采用汞置換法，測(cè)定V真的方法和用汞測(cè)量顆粒之間的空隙V隙的方法相似，只是使用氦而不使用汞。68比孔體積的測(cè)定每克催化劑顆粒內(nèi)所有孔的體積總和稱為比孔體積，或比孔容，亦稱孔體積（孔容）。69.讎雕利訛脳表示(1M1)式孔分子即為垢靴劑黙申孔的桂町加冊(cè)表示1球化列殖耕札#4%曬備因臨以孰汞餓飆岬鶴度與真離訓(xùn)可算飆阪鯊7