_工业催化课件）绪论1 ppt.pptxVIP

工业催化

·引言

催化作用的意义，催化作用与热力学·催化作用与催化剂的定义、概念

·催化剂的一般组成

·催化体系的分类

·催化科学的发展

·催化科学的范围

绪论

催化是最常见的自然现象之一

生物过程

酶催化无处不在

自然过程

酸碱是地质、岩石、土壤演化的催化剂人类很久以来即利用催化过程

发面、酿酒、酿醋

绪论

催化现象与利用

结论

一、催化作用的意义

1、催化剂在国计民生中的作用

催化剂一现代化学工业的基石

现代化学工业过程：

80%以上的化工反应过程是催化过程。催化剂直接销售额~100亿美元/年。

催化剂消耗量100万吨/年。

产生的产品价值10000亿美元/年。

绪论

结论

2、催化剂的应用领域

已实现的重大进步

(1)合成氨及合成甲醇

(2)石油炼制与合成燃料

(3)无机化学工业：硫酸和硝酸的生产

(4)基本有机合成工业：醇、醛

(酮)、酸、酯、腈

(5)三大合成材料：合成树脂与塑料、

合成橡胶、合成纤维

(6)精细化工产品

(7)生物化工

(8)环境化学：尾气净化

等待突破的重大技术

(1)水的光催化分解

(2)煤液化技术

(3)天然气利用技术

(4)高效环境净化技术

(5)高效、绿色的催化技术

一、催化作用的意义

结论

3、自然界

生物界：一切生命活动都离不开酶催化

地质：地质催化，

如：石油生成的催化作用，低熟油或未熟油成因

日常生活：金属和金属氧化物的催化作用、酶催化

空气净化、催化燃炉

一、催化作用的意义

1、原料气脱硫

加氢脱硫：CH₃SH+CH₃SCH₃+H₂—C-M.A₂O→CH₄+H₂S

吸附脱硫：吸附剂ZnO脱除微量CH₃SH和H₂S

2、转化反应：一段：500~800℃,二段：800~1000℃

3、CO变换反应：WGSR-Watergasshiftreaction

CO+H₂O—→H₂+CO₂

中变：300~500℃,Fe₃O₄/Al₂O₃催化剂低变：200~280℃,Cu/Al₂O₃催化剂

应用举例：天然气合成氨过程

结论

4、甲烷化反应：脱除微量的CO和CO₂

CO+3H₂—→CH₄+H₂O

CO₂+4H₂—→CH₄+2H₂O250~400℃,Ni/Al₂O₃催化剂

5、氨合成反应：

N₂+3H₂—→2NH₃

200~280C,20~30MPa,Fe催化剂

应用举例：天然气合成氨过程

结论

·N₂+3H₂→2NH₃

-活化能高达57k

·催化剂通过以下机理

-H₂→2Ha

-N₂→2Na

-Na+Ha→NHa-NHa+Ha→(NF-(NH₂)a+Ha→(

-(NH₃)a→NH₃

·加速反应，其中氮的·在500℃使反应速率

结论

Figare1.1.Catalyticreactionpathforammoniasynthesis.

ENERGY,KCALMOLE

REACTI0N

过程或产品

催化剂

反应条件

催化裂化

Al₂O₃-SiO₂,分子筛

500~550℃,0.1-2MPa

加氢裂化

Co-Mo/Al₂O₃-SiO₂

Ni/Al₂O₃-SiO₂

Pd/分子筛

320~420°C,10~20MPa

加氢脱硫(精制)

Co-Mo/Al₂O₃

Ni-Mo/Al₂O₃

300~420°C,5~10MPa

石脑油催化重整

Pt-Re/Al₂O₃,Pt-Sn/Al₂O₃

470~530°C,1-4MPa

轻汽油或二甲苯异构化

Pt-Pd/Al₂O₃-SiO₂

Pt-Pd/分子筛

320~500C,2~4MPa

甲苯歧化制苯和二甲苯

Pt/Al₂O₃-SiO₂,Pt/分子筛

420~550°℃,0.5~3MPa

烯烃齐聚

H₃PO₄/硅藻土，分子筛，

Al₂O₃-SiO₂

200~340°C,2~6MPa

应用举例：石油炼制及合成燃料

结论

过程或产品

催化剂

反应条件

甲烷或轻烃水蒸汽转化制

合成气

Ni/Al₂O₃

750~950℃,3~3.5MPa

CO变换

Fe/Cr₂O₃

Cu/ZnO

350-450°C,2-~3MPa

150~260°C,2~3MPa

甲烷化

Ni/Al₂O₃

500~700°C,2~4MPa

氨合成

Fe₃O₄(K₂O,Al₂O₃)

450~500°C,25~40MPa

SO₂氧化为SO₃

V₂O₅/载体

400~500°C

NH₃氧化为NO₂

Pt-Rh网

~900°C

Claus法制硫磺

2H₂S+SO₂→3S+2H₂O

铝矾土，Al₂O₃

300~350°℃

应用举例：无机化学合成