(完整版)工業(yè)催化知識點(diǎn),推薦文檔

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)的速率而不改變該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)作用稱為催化作用。Gibbs 自由焓變化。 這種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， 可以是天然的， 也可以是人工合

2、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，包括熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性三

3、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)散過程。從氣流層經(jīng)過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)過程，與催化

4、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。 三步屬于表面進(jìn)行的化學(xué)過程，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)動力學(xué)過程。多相催化反應(yīng)過程，包括上述的物理過程和化學(xué)過程兩部分。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.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)論可用來斷定粒子是否發(fā)生了

5、解離吸附。19.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(OH )的物質(zhì)為堿稱。(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，乃是電子對的受體。如 BF3(2)所謂堿，則是電子對的供體。如 NH322.酸型（ L，B）鑒定：吡啶吸附后紅外光譜會出現(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）或接受電子對的能

6、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)來表示。（ mmol/g ，mmol/m 2）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，或給出電子對的能力。堿量：堿中心的濃度25.固體酸的強(qiáng)度超過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 (AlO 2)p (SiO2)q ·2yHO 式中 p 為鋁氧四面體的數(shù)目， q 為硅氧四面體的數(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

7、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/Al 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 Fe312(CO) 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，配位場理論。32.金屬的分散度金屬在載體上細(xì)微的程

8、度用分散度D 表示，定義為：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程的催化劑。鈣鈦礦型催化36.催化劑的升溫與還原實(shí)際上是其制備過程的繼續(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

9、，在這段時(shí)間內(nèi)恬性隨時(shí)間的延長而增加或降低；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)過分離、洗滌、干燥和焙燒成型或還原等步驟制成催化劑。41.沉淀物的形成包括兩個(gè)過程：一是晶核的生成，二是晶核的長大。42.如果晶核生成的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過晶核長大的速率，這樣就會得到非晶型沉淀，甚至是膠體。43

10、.沉淀劑選擇（1）生產(chǎn)中采用的沉淀劑是 NH44 23OH 和(NH )CO 。（ 2）形成的沉淀物必須有利于過濾和洗滌，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）沉淀劑必須無毒不會造成環(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

11、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，還可以通過造孔作用使催化劑獲得較大孔隙率。51.52.用沉淀法制備水和氧化鋁原料的種類Al (SO

12、)和 NaCO 溶液24 32353.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.載體具有催化作用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）。56. 混合法又分為干法和濕法兩種。干混法操作步驟最為簡單，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

13、，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59.60. 連續(xù)反應(yīng)器（1）活塞流反應(yīng)器（2）再循環(huán)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61.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 波動不大）和聚式流化（流體是氣體，出現(xiàn)氣泡，P 波動較大）。62.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。

14、（內(nèi)擴(kuò)散）63.催化劑密度（1）顆粒密度（2）骨架密度（ 3）堆密度64.測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)為是測定載體及催化劑比表面積標(biāo)準(zhǔn)的方法。65.當(dāng)用量筒測量催化劑的體積時(shí)，所得到的密度稱為堆積密度或堆密度.66.當(dāng)測量的體積僅僅是催化劑的實(shí)際固體骨架的體積時(shí)，測得的密度稱為真密度，又稱為骨架密度。67.測定堆積顆粒之間的空隙體積常采用汞置換法，測定 V 真 的方法和用汞測量顆粒之間的空隙 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 )。69.70.對于流化床用催化劑常用磨損強(qiáng)度