8催化剂制备表征及评价35课件.ppt

1、 1 催化剂制备（催化剂制备（P143-145）主要组分：主要组分：Fe，Co，Ni重金属重金属助催化剂：助催化剂：各种组分，旨在提高强度，改变晶格，耐热，各种组分，旨在提高强度，改变晶格，耐热，抑制副反应抑制副反应载体：载体：多孔物提供多孔物提供s=102 m2/g 的表面，供催化剂按分的表面，供催化剂按分子规模扩散。常用子规模扩散。常用Al2O3，活性碳，硅胶活性碳，硅胶油裂解油裂解烯烯,CA 表面反应表面反应滞流滞流孔扩散孔扩散吸附吸附活性中心活性中心表面反应表面反应吸附吸附脱附脱附原料原料外扩外扩内扩内扩内扩内扩外扩外扩产物产物表观动力学表观动力学微观动力学微观动力学本征反应速率本征反

2、应速率乙烯氧化 环氧乙烷催比剂制备测试及实验室反应器催化反应速率是表面反应速率催化反应速率是表面反应速率SrrSAwA)()(既要提高既要提高 也要提高也要提高S(比比表面表面)SAr)(常用方法常用方法浸渍法：蛋壳型，蛋黄型浸渍法：蛋壳型，蛋黄型化学沉淀法：化学沉淀法：硝酸或草酸的重金属盐沉淀Ni(OH)3 NH4OH 过滤，洗，干燥，造粒，过滤，洗，干燥，造粒，焙烧（氧化），活化焙烧（氧化），活化（H2还原）还原）分子筛法：分子筛法：硅酸钠铝酸钠硅酸钠铝酸钠NaOHSol-Gel 凝胶凝胶晶晶陈化成型成型洗干，焙烧洗干，焙烧洗，过滤，干燥离子交换把Na+换成Ni+,Mg+其他方法：其他方法

3、：古老的，瑞利镍（骨架镍）Ni-Al合金溶于强碱，得高比表面Ni。LiC 4H8 有机锂，有机铝，不是均相催化剂，是非均相催化剂，纳米级。(化学气相沉积)(溶胶凝胶法)(浸渍催化剂剂)(共沉澱催化剂)(分子筛)(活性碳)(独石/陶瓷泡沫)(氧化硅)(氧化铝)(瑞利镍,合成氨用铁催化剂)(載体)块状催化剂和載体水凝胶干凝胶(AlO2)-Al+3(Al2O3)水滑石熟化时间水滑石孔孔/平方英吋平方英吋活性（空速表示）；选择性；寿命，失活原因，化学中毒要求高纯进料气(ppm级)，机械强度（流化床磨损），反应结碳，堵塞孔道，反应超温，晶粒团聚。Know how催化剂筛选，专利，仿制（19年专利期）2

4、催化剂表征催化剂表征固体材料密度：S 克/cm3 粒子密度：P 克/cm3 床层密度：B 克/cm3 催化剂粒子孔体积：cm3/克，水煮法测催化剂粒子孔隙率：gVSggPgPVVV11无孔催化剂Monolithe(高活性,低压降,低热容)物理参数物理参数 催化剂评价催化剂评价主要指标主要指标多孔催化剂的孔结构晶粒Grain0.1-3.0 微米聚团粒团Pelet3-8 mm颗粒子Partical10-100 微米颗粒子之间的粘结剂催化剂表面形貌(电镜观察)XRDSEMAES孔径分布孔径分布200105孔径 a（A）10-10米双孔径型分布密度daVdg测量方法测量方法1）200A用压汞法。先抽真

5、空，再压汞。压力汞深入到细孔。101000P（atm）dPVdg100a（A）daVdgP与a关系如下：Washburn公式2a汞P)(/10*6.7)(cos292PaPAaaPa2）x1，则说明在大流速下，催化剂活性提高了，即存在外扩散。测活化能1/Tlnk10J/molK100J/molK外扩散随T 而 。b.内扩散判断dp(mm)x102345T烧烧媒媒1/Tlnk外外扩扩E/2R 内内扩扩反反应应控控制制E/R表表面面反反应应c.表观速率方程(实验测得)/0),()(nSRTESSCekTCfrS本征速率方程nRTECekTCfr/0),()(可以证明:内扩散控制时表观反应级数n(1

6、+n)/2 表观活化能E(1/2)E2.实验室反应器实验室反应器DxFA 0d wdxFdwrAA0)()()(0AAFwddxr优点：设备便宜（仿真）；分析仪器便宜；易发现副反应。缺点T要沿轴均匀（H大)H不够高（易外扩散控制）D也不够大 要求 数据处理需微分。98 pdDx0AFWT1T2积分反应器微分反应器FA0 FA0 x足够小就是微反。w小或 小，很小。0AFW),()(TCfrA入出xxx 反应就在T，C这一点上进行，测得的x就是这一点的，数据不需要微分。)(ArwxFrAA0)(可与T，C关连，T易恒温。缺点：进气要配出Ci浓度且能变化，x小，要求分析仪器很精密。价贵流动循环（无梯度）反应器微反就是无梯度反应器，无内外扩散，无温度梯度，无浓度梯度，但是x太小，此类分析仪器价太贵。FA0XA0Fx1x2w21xx)(F)()(02A012AAxxxxFwr定常态时12020,xxxxFFAA易分析。缺点：时间长，需等稳定。外循环FFA0高温，超净泵。管路表面太大，有催化作用。内循环催化剂FA0 x2轴流式催化剂FA0 x2转兰式 气固相催化反应：250并行反应器（I）1016并行反应器（II）15并行气液固三相反应器 反应温度251200度 反应压力：常压15大气压 适合进行：烃类氧化、加氢及各种高温反应