催化剂制备测试及实验室反应器

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1、1催化劑製備（P143-145）主要組分：Fe，Co，Ni重金屬助催化劑：各種組分，旨在提高強度，改變晶格，耐熱，抑制副反應載體：多孔物提供s=102m2/g的表面，供催化劑按分子規模擴散。常用γAl2O3，活性碳，矽膠油裂解烯,CA表面反應滯流孔擴散吸附活性中心表面反應吸附脫附原料外擴內擴內擴外擴產物表觀動力學微觀動力學本征反應速率乙烯氧化環氧乙烷催化劑製備測試及實驗室反應器催化反應速率是表面反應速率既要提高也要提高S(比表面)常用方法浸漬法：蛋殼型，蛋黃型化學沉澱法：硝酸或草酸的重金屬鹽沉澱Ni(OH)3NH4OH過濾，洗，乾燥，造粒，焙燒（

2、氧化），活化（H2還原）分子篩法：矽酸鈉＋鋁酸鈉＋NaOHSol-Gel凝膠晶陳化成型洗幹，焙燒洗，過濾，乾燥離子交換把Na+換成Ni+,Mg+其他方法：古老的，瑞利鎳（骨架鎳）Ni-Al合金溶於強鹼，得高比表面Ni。LiC4H8有機鋰，有機鋁，不是均相催化劑，是非均相催化劑，納米級。(化學氣相沉積)(溶膠凝膠法)(浸漬催化劑劑)(共沉澱催化劑)(分子篩)(活性碳)(獨石/陶瓷泡沫)(氧化矽)(氧化鋁)(瑞利鎳,合成氨用鐵催化劑)(載體)塊狀催化劑和載體水凝膠幹凝膠(AlO2)-Al+3(Al2O3)水滑石熟化時間水滑石孔/平方英吋活性（空速表示

3、）；選擇性；壽命，失活原因，化學中毒要求高純進料氣(ppm級)，機械強度（流化床磨損），反應結碳，堵塞孔道，反應超溫，晶粒團聚。Knowhow催化劑篩選，專利，仿製（19年專利期）2催化劑表徵固體材料密度：ρS克/cm3粒子密度：ρP克/cm3床層密度：ρB克/cm3催化劑粒子孔體積：[cm3/克]，水煮法測催化劑粒子孔隙率：無孔催化劑Monolithe(高活性,低壓降,低熱容)物理參數催化劑評價主要指標多孔催化劑的孔結構晶粒Grain0.1-3.0微米聚團粒團Pelet3-8mm顆粒子Partical10-100微米顆粒子之間的粘結劑催化劑表面

4、形貌(電鏡觀察)XRDSEMAES孔徑分佈測量方法1）>200A用壓汞法。先抽真空，再壓汞。壓力汞深入到細孔。P與a關係如下：Washburn公式2）<200A用液氮毛細管冷凝法。在液氮溫度下（80K），N2的飽和蒸汽壓為P0。催化劑的最小孔內也凝有液氮。減壓解吸測P與解吸量通過測量氣相N2的量來計量(用PV-RT來測)，得與P的關係。P與a關係如下：Kelven公式，T溫度下吸附質的摩爾體積，T溫度下吸附質的飽和蒸汽壓，吸附質液體表面張力，接觸角比表面積Sg[m2/g]測定：BET標準法：(BrunauerErrnettTeller)單分子層化

5、學吸附，Langmuir吸附可求出氮氣是物理吸附，多分子層為飽和蒸汽壓，由P，V可求出和C。是每克樣品的單分子層吸附量（在標態下計量）由值計算Sg：單分子層吸附的分子個數為：每個分子N2覆蓋面積為：測量也有重量法：彈簧稱稱催化劑吸附前後差別。色譜法：流動吸附，由峰面積計算吸附量。反應速率的實驗測定1.控制步驟的判斷和排除要求測得，因為內外擴散是因時，因地而異，不能套搬，反應器放大時只能用。a.外擴散判斷如果x2>x1，則說明在大流速下，催化劑活性提高了，即存在外擴散。測活化能外擴散隨T而。b.內擴散判斷T燒媒1/Tlnk外擴E/2R內擴反應控制E

6、/R表面反應c.表觀速率方程(實驗測得)本征速率方程可以證明:內擴散控制時表觀反應級數n’≈(1+n)/2表觀活化能E’≈(1/2)E2.實驗室反應器優點：設備便宜（模擬）；分析儀器便宜；易發現副反應。缺點T要沿軸均勻（ΔH大)H不夠高（易外擴散控制）D也不夠大要求資料處理需微分。積分反應器微分反應器FA0FA0Δx足夠小就是微反。w小或小，很小。反應就在T，C這一點上進行，測得的Δx就是這一點的，資料不需要微分。可與T，C關連，T易恒溫。缺點：進氣要配出Ci濃度且能變化，Δx小，要求分析儀器很精密。價貴流動迴圈（無梯度）反應器微反就是無梯度反應

7、器，無內外擴散，無溫度梯度，無濃度梯度，但是Δx太小，此類分析儀器價太貴。易分析。缺點：時間長，需等穩定。外迴圈高溫，超淨泵。管路表面太大，有催化作用。內迴圈軸流式轉蘭式氣固相催化反應：250並行反應器（I）10－16並行反應器（II）15並行氣液固三相反應器反應溫度25－1200度反應壓力：常壓－15大氣壓適合進行：烴類氧化、加氫及各種高溫反應