《工业催化基础》-课件(2011)-2

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1、第二章工业催化剂常用的制备方法主要内容：沉淀法浸渍法溶胶－凝胶法离子交换法热熔融法混合法固体催化剂的成型催化剂的干燥与焙烧化工资源有效利用国家重点实验室1第一节沉淀法沉淀法是以沉淀操作为基本特征的工业催化剂的制备方法，是固体催化剂最常用的制备方法之一，主要用于制备催化剂活性组分含量较高且价格相对较低的非贵金属、金属氧化物、金属硫化物、金属盐催化剂以及催化剂载体。一、各种沉淀法1、单组分沉淀法本法是通过沉淀剂的作用，将单一组分沉淀制备催化剂的方法，其沉淀物只有一个组分，因此，沉淀操作和过程控制相对比较简单，是制备单组分催化剂或催化剂载体常用的方法。如以碱为沉淀剂，从

2、酸化铝盐溶液中沉淀水合氧化铝，反应式如下：Al3++OH-Al2O3·nH2O化工资源有效利用国家重点实验室2第一节沉淀法沉淀法制备γ-Al2O3工艺流程示意图：化工资源有效利用国家重点实验室3第一节沉淀法具体制备过程：（1）将工业硫酸铝产品粉碎，于60-70℃温水中溶解，制成相对密度为1.21-1.23的Al2(SO4)3溶液。同时配制质量含量为20%的Na2CO3溶液。（2）将此两种溶液分别加入各自的高温槽，然后经过热交换器预热至50-60℃，通过活塞开关并流到沉淀槽混合充分，pH值控制在5-6，在不断搅拌下形成无定形氢氧化铝沉淀。（3）沉淀浆液送入到过滤器抽

3、滤分离，沉淀移入洗涤槽打浆洗涤，洗液为50-60℃的蒸馏水，洗涤至不显SO42-为止。（4）洗净的沉淀转入pH值为9.5-10.5，温度为60℃左右的氨水溶液中静置陈化4h，陈化后沉淀物又重复洗涤、过滤，洗涤至溶液的比电阻超过200Ω/cm。（5）将沉淀物在100-110℃温度下干燥，制得半结晶状的假-水软铝石(ρ-Al2O3﹒nH2O)，最后在500℃焙烧6h，即可制得γ-Al2O3。化工资源有效利用国家重点实验室4第一节沉淀法2、多组分沉淀法（共沉淀法）两个或两个以上催化剂活性组分同时沉淀制备催化剂的方法，可用于制备多组分催化剂或催化剂载体，其特点是一次沉淀操

4、作可同时获得多个组分，并且各个组分之间的比例较为恒定，各组分之间的分布也比较均匀。如：低压合成甲醇CuO-ZnO-Al2O3催化剂的制备。化工资源有效利用国家重点实验室5第一节沉淀法低压合成甲醇CuO-ZnO-Al2O3催化剂的制备工艺流程示意图：化工资源有效利用国家重点实验室6第一节沉淀法制备过程：（1）将给定浓度和比例的Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Al2(NO3)3溶液与Na2CO3溶液并流加入沉淀槽反应器，在激烈搅拌的同时，注意调节加料流速，以控制沉淀介质的pH值稳定在7±0.2之间，沉淀温度为70℃；（2）加料完成后，过滤，洗涤至没有Na+，于11

5、0℃将沉淀物干燥，并在空气中于300℃焙烧，然后将焙烧的粉末在500kg/cm2的压力压成φ15mm×80mm的圆柱体，即为制备的CuO-ZnO-Al2O3催化剂。化工资源有效利用国家重点实验室7第一节沉淀法3、均匀沉淀法该法首先使待沉淀溶液与沉淀剂母体充分混合，造成一个十分均匀的体系，然后调节温度，逐步提高pH值，或在体系中逐渐生成沉淀剂等方法，创造形成沉淀的条件，使沉淀缓慢进行，以制得颗粒十分均匀的固体。化工资源有效利用国家重点实验室8第一节沉淀法化工资源有效利用国家重点实验室9第一节沉淀法化工资源有效利用国家重点实验室104、超均匀共沉淀法前面的几种方法形成

6、沉淀时，存在时间差或空间差。要避免这种差异可采用超均匀共沉淀法。基本原理：首先制成盐溶液的悬浮层，并将这些悬浮层（一般为2－3层）立即瞬间混合成为过饱和的均匀溶液，然后由过饱和溶液得到超均匀的沉淀物。沉淀过程中可大大减小时间差和空间差，因此可以形成超均匀沉淀物。第一节沉淀法5、导晶沉淀法借助晶化导向剂（晶种），引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀的有效方法。如以水玻璃为原料制高硅钠型分子筛等。化工资源有效利用国家重点实验室11第一节沉淀法二、沉淀法操作的技术要点[1]1、待沉淀盐类和沉淀淀剂的选择原则（1）待沉淀盐类首选的是各类金属硝酸盐，因为绝大部分硝酸盐都可溶于水，这

7、样配制沉淀溶液时较方便，对沉淀反应比较有利。某些金属的甲酸盐和草酸盐也是常选的盐类，但价格相对较贵。贵金属的盐类常为氯化物，因它的硝酸盐较少，沉淀后的氯离子也容易被水洗干净。化工资源有效利用国家重点实验室12第一节沉淀法（2）沉淀剂应选择沉淀后容易分解、挥发和较易洗涤干净的沉淀剂，如氨水、尿素、碳酸铵等铵盐、碳酸钠等碳酸盐、氢氧化钠等碱金属盐类，这样才能制备出纯度较高的催化剂。另外，形成的沉淀物应便于过滤和洗涤，避免形成非晶型沉淀。同时，沉淀物的溶解度愈小愈好，这样沉淀反应完全，可减少原料的浪费。化工资源有效利用国家重点实验室13第一节沉淀法二、沉淀法操作的技术要

8、点[2]2