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1、第五章第五章 常用工业催化剂常用工业催化剂第1页，本讲稿共43页http:/学习内容催化氧化催化剂催化氧化催化剂1加氢催化剂加氢催化剂2脱氢催化剂脱氢催化剂3芳烃转化催化剂芳烃转化催化剂4石油炼制催化剂石油炼制催化剂5化肥工业催化剂化肥工业催化剂6环境保护催化剂环境保护催化剂7聚合反应催化剂聚合反应催化剂8第2页，本讲稿共43页http:/学习目标v了解催化氧化催化剂、加氢催化剂、脱氢催化剂、芳烃转化催化剂、石油炼制催化剂、化肥工业催化剂、环境保护催化剂和聚合反应催化剂的发展状况，掌握各类工业工业催化剂的典型实例。第3页，本讲稿共43页http:/第一节 催化氧化催化剂v一、概述一、概述 催化
2、氧化石油化学工业中的一个非常重催化氧化石油化学工业中的一个非常重要的领域。要的领域。反应物料不同：气相氧化和液相氧化C-C键是否断裂及氧化程度：C-C键不断裂的反应 C-C键断裂的反应 深度氧化反应第4页，本讲稿共43页http:/第一节 催化氧化催化剂20世纪世纪50年代年代20世纪世纪60年代以后年代以后1946年，年，Orionit公司公司第二次世界大战之前第二次世界大战之前我国开始生产苯酐我国开始生产苯酐石油化工迅速发展石油化工迅速发展首先开发以邻二甲苯为首先开发以邻二甲苯为原料的气相氧化工艺原料的气相氧化工艺固定床空气固定床空气氧化工艺氧化工艺第5页，本讲稿共43页http:/第一节
3、 催化氧化催化剂v（1）催化反应及反应机理 i.催化反应第6页，本讲稿共43页http:/第一节 催化氧化催化剂ii.催化反应动力学模型COx邻二甲苯邻二甲苯I邻甲苯甲醛邻甲苯甲醛II酚酞酚酞III苯酐苯酐邻二甲苯氧化的动力学模型邻二甲苯氧化的动力学模型第7页，本讲稿共43页http:/第一节 催化氧化催化剂iii.氧化机理 还原态的氧化剂（Cat）与气相中的氧反应，还原态的氧化剂被氧化。2Cat+O22Cat-O 氧化钛的氧化剂（Cat-O）与反应物R反应生成产物R-O，氧化态的氧化剂被还原。Cat-O+RR-O+Cat第8页，本讲稿共43页http:/第一节 催化氧化催化剂v（2）催化剂的
4、生产 a.活性组分和载体的选择 b.催化剂的结构组成及物化性能 c.催化剂的生产v（3）催化剂的工业应用及质量指标v（4）催化剂的使用技术与操作指南 i.催化剂的装填 ii.催化剂使用的开工方法 iii.催化剂的失活与再生 iv.催化剂的安全使用与保护第9页，本讲稿共43页http:/第二节 加氢催化剂v一、概述（1）催化加氢反应 1）不饱和化合物的催化加氢 a.烯烃加氢、炔烃的饱和及半氢化 b.放听风氢化 c.腈加氢还原为相应的胺 d.油脂加氢制硬化油、葡萄糖加氢制山梨 醇、CO加氢制甲醛及羰基合成等。第10页，本讲稿共43页http:/第二节 加氢催化剂 2）饱和氧化物的催化加氢 AB+2
5、H AH+HB（2）加氢催化剂的分类及特点 按催化剂形态分：金属催化剂、骨架催化剂、金属氧化物催化剂、金属硫化物催化剂、金属配位催化剂。有时又将加氢催化剂分为贵金属系和一般金属系（3）加氢催化剂的应用第11页，本讲稿共43页http:/第二节 加氢催化剂v二、加氢催化剂制备实例（1）骨架镍催化剂的制备 采用热熔融法（工艺见第三章第四节工艺见第三章第四节）沥滤过程涉及反应：2Ni-Al+2NaOH+2H2O2Ni+2NaAlO2+3H2（2）5%Pd/C催化剂的制备 发生反应：PdO+2HCl PdCl2/C+H2OPdCl2/C+HCHO+3NaOHPd/C+HCOONa+2NaCl+2H2O
6、C第12页，本讲稿共43页http:/第三节 脱氢催化剂v一、概述（1）催化脱氢反应 主要包括烷烃脱氢、烯烃脱氢、烷基芳 烃脱氢和醇类脱氢四种类型。（2）脱氢催化剂的分类 i.离子机理脱氢催化剂 MgO、CaO、Al2O3、CdO、SnO2 ii.游离基机理脱氢催化剂 V2O5、Co3O4、Fe2O3、Mn2O3、ZnO第13页，本讲稿共43页http:/第三节 脱氢催化剂v二、异丁烷催化脱氢制异丁烯（1）催化反应及反应机理（2）催化剂的生产第14页，本讲稿共43页http:/第四节 芳烃转化催化剂v一、甲苯歧化与烷烃转移制二甲苯和苯（1）催化反应 甲苯歧化反应 烷基转移反应（2）催化剂 1）
7、强酸型催化剂 2）无定形固体酸催化剂 3）沸石分子筛固体酸催化剂（3）催化反应机理第15页，本讲稿共43页http:/第四节 芳烃转化催化剂v二、二甲苯临氢异构化（1）催化反应（2）催化剂 1）贵金属催化剂 2）非贵金属催化剂（3）催化反应机理第16页，本讲稿共43页http:/第五节 石油炼制催化剂石油炼制技术石油炼制技术石油炼制技术石油炼制技术加氢裂加氢裂化技术化技术加氢精加氢精制技术制技术催化重催化重整技术整技术催化裂催化裂化技术化技术一、概述：第17页，本讲稿共43页http:/第五节 石油炼制催化剂催化裂化催化裂化催化重整催化重整加氢精制加氢精制加氢裂化加氢裂化是指在催化剂的作用下，
8、将原油中的重质馏分裂化成轻质油产品的技术。是指在催化剂作用下，将原油中的C6C11石脑油馏分转化成芳烃或高辛烷值汽油的技术。是指在催化剂作用下，加氢脱除石油原料或石油产品中的硫、氮、氧和金属元素的技术。是指在催化剂的作用下，非烃化合物进行加氢转化，烷烃、烯烃进行裂化、异构化和少量环化反应。第18页，本讲稿共43页http:/第五节 石油炼制催化剂v二、催化裂化催化剂（1）催化裂化反应（2）催化裂化反应机理（3）催化裂化催化剂 a.无定形SiO2-Al2O3系催化剂 b.SiO2-MgO催化剂 c.分子筛催化剂第19页，本讲稿共43页http:/第五节 石油炼制催化剂v分子筛催化剂催化裂化特点：
9、1）对烷烃、环烷烃与芳烃侧链均具有很高的裂化活性；2）选择型好，能获得较高产率的汽油；3）氢转移、环化和芳构化活性很高；4）具有择形特征；第20页，本讲稿共43页http:/第六节 化肥工业催化剂化肥催化技术化肥催化技术一、概述1934年年20世纪世纪50年代年代1965年年1973年年20世纪世纪80年代年代第21页，本讲稿共43页http:/第六节 化肥工业催化剂1.1.概述概述原料气中一些 气体杂质对石油化工生产所用的许多催化剂有很强的毒害作用原料净化催化剂原料净化催化剂 2.脱硫催化剂脱硫催化剂（1）氧化锌脱硫剂（2）氧化铁脱硫剂（3）铁锰脱硫剂（4）活性炭脱硫剂.第22页，本讲稿共4
10、3页http:/第六节 化肥工业催化剂v三、烃类蒸汽转化催化剂第23页，本讲稿共43页http:/第六节 化肥工业催化剂v四、甲烷化催化剂第24页，本讲稿共43页http:/第六节 化肥工业催化剂v五、CO变换催化剂第25页，本讲稿共43页http:/第六节 化肥工业催化剂v六、氨合成催化剂第26页，本讲稿共43页http:/第七节 环境保护催化剂v一、概述对催化剂的要求：i.要求处理废气中有害物质含量低，通常只有千分之几，甚至百万分之几；ii.要求处理气体的量大，催化剂必须具有能承受流体冲刷和压力降作用的强度；iii.催化剂抗毒性强、化学稳定性高、选择性好；iv.催化剂具有高强度和高稳定性，
11、并且在很长的反应条件下仍具有高活性；v.要求不产生二次污染；第27页，本讲稿共43页http:/第七节 环境保护催化剂v二、工业有机废气净化催化剂 常用燃烧催化剂有贵金属、金属氧化物、金山氧化物中添加少量贵金属及活性蜂窝状载体四类催化剂。v三、发电厂烟道气处理催化剂 1.烟道气脱硫 2.烟道气脱氮（1）非选择性还原法（2）选择性还原法 第28页，本讲稿共43页http:/第七节 环境保护催化剂v四、汽车尾气净化催化剂1.汽车尾气的污染与排放标准国家或组织国家或组织生效年份生效年份美国美国19722004COCxHyNOx日本日本1973199124.11.118.42.12.10.0782.9
12、40.25国家或国家或组织组织生效年份生效年份欧盟欧盟中国中国1974200019932002最大允许量最大允许量/（g/km）COCxHyNOx37.81.524.42.722.50.23.40.97-0.22.90.97各国对汽车尾气的排放标准各国对汽车尾气的排放标准第29页，本讲稿共43页http:/第七节 环境保护催化剂第一代第一代第一代第一代第二代第二代第二代第二代第三代第三代第三代第三代氧化型氧化型催化剂催化剂铂铑双金铂铑双金属三效催属三效催化剂化剂铂钯铑三铂钯铑三元金属三元金属三效催化剂效催化剂2.汽车尾气净化催化技术发展过程汽车尾气净化催化技术发展过程第四代第四代第四代第四代三
13、效钯三效钯催化剂催化剂第30页，本讲稿共43页http:/第七节 环境保护催化剂1进一步提高三效催进一步提高三效催化剂的净化能力，化剂的净化能力，以满足今后更加严以满足今后更加严格的排放法规限制，格的排放法规限制，特别是要大幅度降特别是要大幅度降低汽车在冷启动时低汽车在冷启动时的污染排放。的污染排放。2进一步解决好汽车进一步解决好汽车与催化剂之间的相与催化剂之间的相互匹配问题，这就互匹配问题，这就需要汽车生产厂家需要汽车生产厂家与汽车尾气净化催与汽车尾气净化催化剂生产厂家间的化剂生产厂家间的密切配合。密切配合。3进一步降低催化剂进一步降低催化剂的生产成本，这主的生产成本，这主要是降低贵金属用要
14、是降低贵金属用量，以及用较便宜量，以及用较便宜的钯或非贵金属部的钯或非贵金属部分或全部取代铂和分或全部取代铂和铑。铑。3.汽车尾气净化发展趋势汽车尾气净化发展趋势第31页，本讲稿共43页http:/第八节 聚合反应催化剂v一、概述（1）聚合反应催化剂在石油化学工业中的地位和应用（2）聚合反应催化剂的定义（3）聚合反应催化剂的特点第32页，本讲稿共43页http:/第八节 聚合反应催化剂1.将四氯化钛缓慢加入氯化镁和四氢呋喃将四氯化钛缓慢加入氯化镁和四氢呋喃的混合物中，用结晶沉淀法将配合物分离的混合物中，用结晶沉淀法将配合物分离2.加热到加热到60度，使配合物溶解，加入三乙度，使配合物溶解，加入
15、三乙基铝用于吸收配合物，干燥得流动粉末基铝用于吸收配合物，干燥得流动粉末3.催化剂在异丙烷中打浆，并加入催化剂在异丙烷中打浆，并加入TEA，使催化剂部分活化。使催化剂部分活化。线性低密度聚乙线性低密度聚乙线性低密度聚乙线性低密度聚乙烯催化剂制备步烯催化剂制备步烯催化剂制备步烯催化剂制备步骤骤骤骤第33页，本讲稿共43页http:/第八节 聚合反应催化剂v三、聚丙烯催化剂代别代别催化体系催化体系活性活性第一代第一代第二代第二代第三代第三代产物形态产物形态聚合工艺聚合工艺无规粉末无规粉末规则颗粒规则颗粒无规颗粒无规颗粒规则粒子规则粒子大小分布可调大小分布可调需要后处理需要后处理需要后处理需要后处理
16、不需要不需要后处理后处理不需要后处不需要后处理和造粒工艺理和造粒工艺等规度（质等规度（质量分数，量分数，%）8891959298kg PP/(g Ti)kg PP/(g 催化剂催化剂)0.8235515351220300600TiCl3/AlEt2ClTiCl3/AlEt2Cl/Lewis碱TiCl4/给电子体/MgCl2/AlEt3TiCl4/给电子体/MgCl2/AlEt3(超高活性)聚丙烯催化剂的发展情况及其性能聚丙烯催化剂的发展情况及其性能第34页，本讲稿共43页http:/DiagramTextTextTextAdd YourTitle TextText 1Text 2Text 3T
17、ext 4Text 5Add YourTitle TextText 1Text 2Text 3Text 4Text 5TextText第35页，本讲稿共43页http:/DiagramConceptAdd Your TextTextTextTextTextTextText第36页，本讲稿共43页http:/DiagramAdd Your TitleAdd Your TitleTextTextTextText第37页，本讲稿共43页http:/DiagramTitleAdd Your TextAdd Your TextAdd Your TextAdd Your TextAdd Your Text
18、Add Your Text第38页，本讲稿共43页http:/DiagramYour TextYour TextYour TextYour TextYour TextYour TextYour TextYour Text2001200220032004第39页，本讲稿共43页http:/Progress DiagramPhase 1Phase 2Phase 3第40页，本讲稿共43页http:/TableTEXTTEXTTEXTTEXTTEXTTitle ATitle BTitle CTitle DTitle ETitle F第41页，本讲稿共43页http:/Text1Text2Text3Text4Text53-D Pie Chart第42页，本讲稿共43页http:/Add your company slogan第43页，本讲稿共43页