石油化工中應(yīng)用的催化材料ppt課件

1、企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略：開足油頭，拓展化尾，做大做強(qiáng)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略：開足油頭，拓展化尾，做大做強(qiáng)化工和重點(diǎn)發(fā)展精細(xì)化工。化工和重點(diǎn)發(fā)展精細(xì)化工。 （一三類重大的催化材料 1、沸石分子篩 2、茂金屬 3、生物催化劑 （二新型催化材料 1、新型沸石分子篩材料 2、雜多酸 3、非晶態(tài)合金 4、水溶性過(guò)渡金屬絡(luò)合物1、沸石分子篩 沸石分子篩是石油化工和石油煉制領(lǐng)域中最重要的和最受重視的催化材料之一。 沸石分子篩新型材料的開發(fā)，主要立足于其結(jié)構(gòu)和組成的改變，能通過(guò)原料的選擇、配方變化、合成工藝條件調(diào)變以及多種改性措施，得到各具特性的固體酸材料和一些特殊的功能材料。沸石分子篩沸石分子篩活性高活性高選擇性高選擇性高穩(wěn)定

2、性好穩(wěn)定性好抗毒能力強(qiáng)抗毒能力強(qiáng) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) (一)吸附性能 1、選擇性吸附 (1)根據(jù)分子大小不同進(jìn)行選擇吸附 (2)按分子極性不同進(jìn)行選擇吸附 2、高效吸附(二)離子交換性能(三)催化性能 2、茂金屬 20世紀(jì)80年代以來(lái)開始進(jìn)行茂金屬及聚合物的研究與開發(fā)，20世紀(jì)90年代得到了工業(yè)應(yīng)用。 茂金屬催化劑具有單活性中心，生成聚合物相對(duì)分子質(zhì)量分布窄，能得到幾乎是“分子純的聚合物。 這種催化劑生產(chǎn)成本高，而后過(guò)渡金屬催化劑是近年來(lái)受歡迎的一種新型烯烴聚合催化劑。易于制備易于制備價(jià)格價(jià)格便宜便宜高活性高活性性能穩(wěn)定性能穩(wěn)定產(chǎn)物相對(duì)分產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量可控子質(zhì)量可控對(duì)官能團(tuán)容忍對(duì)官能團(tuán)容忍性好性好優(yōu)點(diǎn)

3、優(yōu)點(diǎn)3、生物催化劑 生物技術(shù)的研究始于20世紀(jì)5060年代，但直到20世紀(jì)90年代，基因重組工程和生物篩選技術(shù)的改進(jìn)和新的穩(wěn)定技術(shù)的開發(fā)成功，生物催化劑才開始應(yīng)用于多種工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程。-淀粉酶的蛋白質(zhì)立體圖淀粉酶的蛋白質(zhì)立體圖選擇性高選擇性高副反應(yīng)少副反應(yīng)少反應(yīng)條反應(yīng)條件溫和件溫和設(shè)備簡(jiǎn)單設(shè)備簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)因此是綠色生產(chǎn)技術(shù)因此是綠色生產(chǎn)技術(shù)1、新型沸石分子篩材料 納米ZSM5沸石分子篩 沸石 鈦硅沸石分子篩2、雜多酸3、非晶態(tài)合金4、水溶性過(guò)渡金屬絡(luò)合物 它特別是應(yīng)用于對(duì)位二烷基苯的合成，在保持高選擇性的同時(shí)，還能有相當(dāng)好的轉(zhuǎn)化率和活性穩(wěn)定性，被認(rèn)為是新一代沸石分子篩催化劑將推動(dòng)擇形催化的工業(yè)

4、應(yīng)用。ZSM-51、新型沸石分子篩材料熱穩(wěn)定性好熱穩(wěn)定性好耐酸性耐酸性水蒸氣穩(wěn)定性水蒸氣穩(wěn)定性憎水性憎水性不易積碳不易積碳優(yōu)異的擇優(yōu)異的擇形選擇性形選擇性優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 沸石是美國(guó)Mobil公司于1967年首次使用鋁酸鈉、硅膠、四乙基氫氧化銨TEAOH)和水混合晶化而成的硅鋁化合物。沸石是迄今為止唯一具有三維交叉孔道、十二元環(huán)且硅鋁比在較大范圍內(nèi)可調(diào)的大孔沸石。資生沸石的分子構(gòu)造資生沸石的分子構(gòu)造較強(qiáng)的熱較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性穩(wěn)定性較好的較好的吸附性吸附性適度的酸性適度的酸性優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 鈦硅分子篩，其特征在于該分子篩具有由兩套十元環(huán)孔道和一套九元環(huán)孔道交錯(cuò)組成的三維孔道結(jié)構(gòu)，它的第一套大體平行的孔道由四配位原

5、子組成的十元環(huán)構(gòu)成；第二套孔道也是由四配位原子組成的十元環(huán)構(gòu)成，并與第一套孔道相互垂直交錯(cuò)；第三套孔道與第一、第二套孔道交錯(cuò)，并由四配位原子組成的九員環(huán)構(gòu)成，具有的無(wú)水氧化物的摩爾組成為(0.0010.2)TiO2 SiO2。該分子篩可以作為催化氧化催化劑。 20世紀(jì)80年代出現(xiàn)鈦硅分子篩(TS-1)與雙氧水組成的溫和催化氧化體系，引起了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，因?yàn)槠渑c傳統(tǒng)氧化工藝相比，具有對(duì)環(huán)境友好、操作安全鈦硅沸石分子篩在以雙氧水為氧化劑的低溫氧化反應(yīng)中具有特殊的催化性能,其反應(yīng)條件溫和,選擇性高,副產(chǎn)品為水,對(duì)環(huán)境污染 小的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)“經(jīng)典法合成TS-1成本較高，限制其工業(yè)上廣泛應(yīng)用。

6、為此二十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究者在降低其合成成本方面進(jìn)行了大量的研究。 雜多酸是由兩種以上不同無(wú)機(jī)含氧酸縮合而成的多元酸的總稱。 主要是1:12系列的Keggin型結(jié)構(gòu)如H3PMO12O14xH2O等，它具有強(qiáng)酸性和氧化性。其酸性一般比組成雜多酸各組分的含氧酸的酸性強(qiáng)，作為氧化劑時(shí)極易氧化其他物質(zhì)，使自身呈還原狀態(tài)而又極易再生。體相內(nèi)的雜多離子之間有一定空隙，有些極性分子可進(jìn)出，使固體雜多酸如同以濃溶液作催化劑一樣，有均相催化反應(yīng)的特點(diǎn)，稱此為“假液相”。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)獨(dú)特的酸性獨(dú)特的酸性 “準(zhǔn)液相準(zhǔn)液相行為行為 多功能酸、氧多功能酸、氧化、光電催化）化、光電催化） 組氨酸組氨酸12-硅鎢雜多酸鹽超分子化

7、合物圖硅鎢雜多酸鹽超分子化合物圖不同的酸酐組成的雜多酸 非晶態(tài)合金， 自然界的各種物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)可以按其組成原子的排列狀態(tài)分為兩大類：有序結(jié)構(gòu)和無(wú)序結(jié)構(gòu)。晶體是典型的有序結(jié)構(gòu)，而氣體、液體和非晶態(tài)固體屬于無(wú)序結(jié)構(gòu)。非晶態(tài)固體材料又包括非晶態(tài)無(wú)機(jī)材料(如玻璃)、非晶態(tài)聚合物和非晶態(tài)合金(又稱金屬玻璃)等類型。 奇妙的非晶態(tài)材料奇妙的非晶態(tài)材料金屬玻璃金屬玻璃耐蝕性能好耐蝕性能好催化性能好催化性能好貯氫性能好貯氫性能好 以水溶性過(guò)渡絡(luò)合物為催化劑的兩項(xiàng)有機(jī)相-水相催化體系的研究，從20世紀(jì)70年代中期到現(xiàn)代的20多年中，取得了令人矚目的進(jìn)展。 水溶性過(guò)渡金屬絡(luò)合催化已成為均相催化中一個(gè)獨(dú)立的、也是

8、具有活力和希望的研究領(lǐng)域之一。8-4-3過(guò)渡金屬超分子圖過(guò)渡金屬超分子圖8-4-3過(guò)渡金屬超分子圖過(guò)渡金屬超分子圖佟坤佟坤 由于分子篩具有空曠的骨架結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)中存在著很多排列得非常整齊而有規(guī)則的孔穴(籠子)，而且孔的直徑也很均勻，其大小和一般分子有相近的數(shù)量級(jí)。它們只能使直徑比孔小的分子進(jìn)入，直徑比孔大的分子則排斥在外，因而，沸石分子篩在吸附時(shí)具有篩分分子的作用，或者說(shuō)對(duì)分子的形狀大小具有選擇作用。利用這一性質(zhì)，分子篩在吸附時(shí)可按形狀不同，把物質(zhì)分離開來(lái)。 沸石分子篩具有很大的內(nèi)表面，一般約為6001000米3/克，在內(nèi)表面上存在著靜電場(chǎng)，因此具有極性。對(duì)含有極性基團(tuán)(如-OH,-NH2，-

9、SH，CO)的極性物質(zhì)或者對(duì)容易被極化的物質(zhì)(如不飽和烴等)能產(chǎn)生吸附作用，而且極性越大、或越容易被極化的物質(zhì)，就越容易被吸附。因而，沸石分子篩對(duì)分子的極性大小具有選擇作用，可按物質(zhì)極性不同，把它們分離開來(lái)。 水是極性很強(qiáng)的物質(zhì)，很容易被沸石所吸附，因此常把沸石作為干燥劑使用，而且和其他干燥劑相比，有其突出的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)硅膠和氧化鋁等一般吸附劑講，在水蒸氣的分壓或濃度很低時(shí)，或者吸附溫度較高、氣流速度較大時(shí)，它們的吸水率就很差?？墒欠惺肿雍Y，即便在低分壓、低濃度、高溫和高速等條件下，仍具有很好的吸水效率。沸石分子篩中存在著大量的陽(yáng)離子，對(duì)合成沸石講，都是鈉離子。這些鈉離子能和其他陽(yáng)離子進(jìn)行可逆交換，交換后，可使晶體內(nèi)部的靜電場(chǎng)發(fā)生變化，從而改變其吸附性能，其改變程度隨陽(yáng)離子性質(zhì)以及交換度的不同而不同，這樣，就可利用不同的陽(yáng)