第五章 常用工業(yè)催化劑

第五章常用工業(yè)催化劑第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月學習內(nèi)容催化氧化催化劑1加氫催化劑2脫氫催化劑3芳烴轉(zhuǎn)化催化劑4石油煉制催化劑5化肥工業(yè)催化劑6環(huán)境保護催化劑7聚合反應催化劑8第2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月學習目標了解催化氧化催化劑、加氫催化劑、脫氫催化劑、芳烴轉(zhuǎn)化催化劑、石油煉制催化劑、化肥工業(yè)催化劑、環(huán)境保護催化劑和聚合反應催化劑的發(fā)展狀況，掌握各類工業(yè)工業(yè)催化劑的典型實例。第3頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)催化氧化催化劑一、概述催化氧化石油化學工業(yè)中的一個非常重要的領域。反應物料不同：氣相氧化和液相氧化C-C鍵是否斷裂及氧化程度：

C-C鍵不斷裂的反應

C-C鍵斷裂的反應深度氧化反應第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)催化氧化催化劑20世紀50年代20世紀60年代以后1946年，Orionit公司第二次世界大戰(zhàn)之前我國開始生產(chǎn)苯酐石油化工迅速發(fā)展首先開發(fā)以鄰二甲苯為原料的氣相氧化工藝固定床空氣氧化工藝第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)催化氧化催化劑（1）催化反應及反應機理

i.催化反應第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)催化氧化催化劑ii.催化反應動力學模型COx鄰二甲苯I鄰甲苯甲醛II酚酞III苯酐鄰二甲苯氧化的動力學模型第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)催化氧化催化劑iii.氧化機理

還原態(tài)的氧化劑（Cat）與氣相中的氧反應，還原態(tài)的氧化劑被氧化。

2Cat+O22Cat-O氧化鈦的氧化劑（Cat-O）與反應物R反應生成產(chǎn)物R-O，氧化態(tài)的氧化劑被還原。

Cat-O+RR-O+Cat第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)催化氧化催化劑（2）催化劑的生產(chǎn)

a.活性組分和載體的選擇

b.催化劑的結(jié)構組成及物化性能

c.催化劑的生產(chǎn)（3）催化劑的工業(yè)應用及質(zhì)量指標（4）催化劑的使用技術與操作指南

i.催化劑的裝填

ii.催化劑使用的開工方法

iii.催化劑的失活與再生

iv.催化劑的安全使用與保護第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)加氫催化劑一、概述（1）催化加氫反應

1）不飽和化合物的催化加氫

a.烯烴加氫、炔烴的飽和及半氫化

b.放聽風氫化

c.腈加氫還原為相應的胺

d.油脂加氫制硬化油、葡萄糖加氫制山梨醇、CO加氫制甲醛及羰基合成等。第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)加氫催化劑2）飽和氧化物的催化加氫

A—B+2HA—H+H—B（2）加氫催化劑的分類及特點

按催化劑形態(tài)分：金屬催化劑、骨架催化劑、金屬氧化物催化劑、金屬硫化物催化劑、金屬配位催化劑。有時又將加氫催化劑分為貴金屬系和一般金屬系（3）加氫催化劑的應用第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)加氫催化劑二、加氫催化劑制備實例（1）骨架鎳催化劑的制備采用熱熔融法（工藝見第三章第四節(jié)）瀝濾過程涉及反應：

2Ni-Al+2NaOH+2H2O2Ni+2NaAlO2+3H2

（2）5%Pd/C催化劑的制備發(fā)生反應：

PdO+2HClPdCl2/C+H2OPdCl2/C+HCHO+3NaOHPd/C+HCOONa+2NaCl+2H2OC第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)脫氫催化劑一、概述（1）催化脫氫反應主要包括烷烴脫氫、烯烴脫氫、烷基芳烴脫氫和醇類脫氫四種類型。（2）脫氫催化劑的分類

i.離子機理脫氫催化劑

MgO、CaO、Al2O3、CdO、SnO2ii.游離基機理脫氫催化劑

V2O5、Co3O4、Fe2O3、Mn2O3、ZnO第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)脫氫催化劑二、異丁烷催化脫氫制異丁烯（1）催化反應及反應機理（2）催化劑的生產(chǎn)第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)芳烴轉(zhuǎn)化催化劑一、甲苯歧化與烷烴轉(zhuǎn)移制二甲苯和苯（1）催化反應甲苯歧化反應烷基轉(zhuǎn)移反應（2）催化劑

1）強酸型催化劑

2）無定形固體酸催化劑

3）沸石分子篩固體酸催化劑（3）催化反應機理第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)芳烴轉(zhuǎn)化催化劑二、二甲苯臨氫異構化（1）催化反應（2）催化劑

1）貴金屬催化劑

2）非貴金屬催化劑（3）催化反應機理第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)石油煉制催化劑石油煉制技術加氫裂化技術加氫精制技術催化重整技術催化裂化技術一、概述：第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)石油煉制催化劑催化裂化催化重整加氫精制加氫裂化是指在催化劑的作用下，將原油中的重質(zhì)餾分裂化成輕質(zhì)油產(chǎn)品的技術。是指在催化劑作用下，將原油中的C6~C11石腦油餾分轉(zhuǎn)化成芳烴或高辛烷值汽油的技術。是指在催化劑作用下，加氫脫除石油原料或石油產(chǎn)品中的硫、氮、氧和金屬元素的技術。是指在催化劑的作用下，非烴化合物進行加氫轉(zhuǎn)化，烷烴、烯烴進行裂化、異構化和少量環(huán)化反應。第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)石油煉制催化劑二、催化裂化催化劑（1）催化裂化反應（2）催化裂化反應機理（3）催化裂化催化劑

a.無定形SiO2-Al2O3系催化劑

b.SiO2-MgO催化劑

c.分子篩催化劑第19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)石油煉制催化劑分子篩催化劑催化裂化特點：

1）對烷烴、環(huán)烷烴與芳烴側(cè)鏈均具有很高的裂化活性；

2）選擇型好，能獲得較高產(chǎn)率的汽油；

3）氫轉(zhuǎn)移、環(huán)化和芳構化活性很高；

4）具有擇形特征；第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)化肥工業(yè)催化劑化肥催化技術一、概述1934年20世紀50年代1965年1973年20世紀80年代第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)化肥工業(yè)催化劑1.概述原料氣中一些氣體雜質(zhì)對石油化工生產(chǎn)所用的許多催化劑有很強的毒害作用原料凈化催化劑2.脫硫催化劑（1）氧化鋅脫硫劑（2）氧化鐵脫硫劑（3）鐵錳脫硫劑（4）活性炭脫硫劑.第22頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)化肥工業(yè)催化劑三、烴類蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)化肥工業(yè)催化劑四、甲烷化催化劑第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)化肥工業(yè)催化劑五、CO變換催化劑第25頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)化肥工業(yè)催化劑六、氨合成催化劑第26頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)環(huán)境保護催化劑一、概述對催化劑的要求：

i.要求處理廢氣中有害物質(zhì)含量低，通常只有千分之幾，甚至百萬分之幾；

ii.要求處理氣體的量大，催化劑必須具有能承受流體沖刷和壓力降作用的強度；

iii.催化劑抗毒性強、化學穩(wěn)定性高、選擇性好；

iv.催化劑具有高強度和高穩(wěn)定性，并且在很長的反應條件下仍具有高活性；

v.要求不產(chǎn)生二次污染；第27頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)環(huán)境保護催化劑二、工業(yè)有機廢氣凈化催化劑常用燃燒催化劑有貴金屬、金屬氧化物、金山氧化物中添加少量貴金屬及活性蜂窩狀載體四類催化劑。三、發(fā)電廠煙道氣處理催化劑

1.煙道氣脫硫

2.煙道氣脫氮（1）非選擇性還原法（2）選擇性還原法

第28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)環(huán)境保護催化劑四、汽車尾氣凈化催化劑1.汽車尾氣的污染與排放標準國家或組織生效年份美國19722004COCxHyNOx日本1973199124.11.118.42.12.10.0782.940.25國家或組織生效年份歐盟中國1974200019932002最大允許量/（g/km）COCxHyNOx37.81.524.42.722.50.23.40.97---0.22.90.97各國對汽車尾氣的排放標準第29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)環(huán)境保護催化劑第一代第二代第三代氧化型催化劑鉑銠雙金屬三效催化劑鉑鈀銠三元金屬三效催化劑2.汽車尾氣凈化催化技術發(fā)展過程第四代三效鈀催化劑第30頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)環(huán)境保護催化劑1進一步提高三效催化劑的凈化能力，以滿足今后更加嚴格的排放法規(guī)限制，特別是要大幅度降低汽車在冷啟動時的污染排放。2進一步解決好汽車與催化劑之間的相互匹配問題，這就需要汽車生產(chǎn)廠家與汽車尾氣凈化催化劑生產(chǎn)廠家間的密切配合。3進一步降低催化劑的生產(chǎn)成本，這主要是降低貴金屬用量，以及用較便宜的鈀或非貴金屬部分或全部取代鉑和銠。3.汽車尾氣凈化發(fā)展趨勢第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第八節(jié)聚合反應催化劑一、概述（1）聚合反應催化劑在石油化學工業(yè)中的地位和應用（2）聚合反應催化劑的定義（3）聚合反應催化劑的特點第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第八節(jié)聚合反應催化劑1.將四氯化鈦緩慢加入氯化鎂和四氫呋喃的混合物中，用結(jié)晶沉淀法將配合物分離2.加熱到60度，使配合物溶解，加入三乙基鋁用于吸收配合物，干燥得流動粉末3.催化劑在異丙烷中打漿，并加入TEA，使催化劑部分活化。線性低密度聚乙烯催化劑制備步驟第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第八節(jié)聚合反應催化劑三、聚丙烯催化劑代別催化體系活性第一代第二代第三代產(chǎn)物形態(tài)聚合工藝無規(guī)粉末規(guī)則顆粒無規(guī)顆粒規(guī)則粒子大小分布可調(diào)需要后處理需要后處理不需要后處理不需要后處理和造粒工藝等規(guī)度（質(zhì)量分數(shù)，%）88~91959298kgPP/(gTi)kgPP/(g催化劑)0.8~23~55153~512~20300600TiCl3/AlEt2ClTiCl3/AlEt2Cl/Lewis堿TiCl4/給電子體/MgCl2/AlEt3TiCl4/給電子體/MgCl2/AlEt3(超高活性)聚丙烯催化劑的發(fā)展情況及其性能第34頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月DiagramTextTextTextAddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5AddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5TextText第35頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月DiagramConceptAddYourTextTextTextTextTextTextText第36頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月DiagramAddYourTitleTextTextTextText第37頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月DiagramTitleAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourText第38頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月DiagramYourTextYourTextYourTextYourTextYourTextYourTextYourTextYourText2001200220032004第39頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月Pro