02-多相催化反应动力学基础理论

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1、多相催化反应动力学建立步骤多相催化反应动力学建立步骤（（11））对反应过程的认识对反应过程的认识（（22））基本物料衡算关系基本物料衡算关系（（33））实验装置和分析方法实验装置和分析方法（（44））动力学图式的确定动力学图式的确定（（55））反应条件的确定反应条件的确定（（66））实验设计实验设计（（77））实验数据处理实验数据处理（（88））动力学模型及参数估计动力学模型及参数估计（（99））动力学模型检验动力学模型检验122多相催化反应动力学基础理论多相催化反应动力学基础理论2.12.1催化剂基本组成及其催化特征催化剂基本组成及其催化特征

2、2.1.12.1.1催化剂分类：催化剂分类：主要分为四类主要分为四类类别类别催化反应催化反应实例实例金属（导体）加氢、脱氢、裂解（少量Fe、Ni、Pt、Pd、Cu、Ag用于氧化）金属氧化物或硫氧化、还原、脱氢、环NiO、ZnO、CuO、MnO2、化物(半导体)化、脱硫（少量用于加Cr2O3、Bi2O3、MoO3、WS2氢）酸、碱脱水、异构化、水解、聚Al2O3、SiO2、MgO、H2SO4、合、裂解、烷基化NaOH、HPO、分子筛34过渡金属络合物加成、氧化、聚合PdCl2-CuCl2、TiCl3-Al(C2H25)32.1.22.1.2工业催

3、化剂的使用要求工业催化剂的使用要求※※良好的催化活性（尤指低温活性）良好的催化活性（尤指低温活性）※※良好的选择性良好的选择性※※较长的使用寿命较长的使用寿命※※适宜的物理织构（适宜的物理织构（SgSg、、VgVg、、孔径分孔径分布、活性组分分布、形状、尺寸）布、活性组分分布、形状、尺寸）※※较强的抗毒能力较强的抗毒能力※※较高的机械强度（不易磨损、破碎）较高的机械强度（不易磨损、破碎）32.1.32.1.3工业催化剂的性质和特点工业催化剂的性质和特点※※催化剂定义催化剂定义——参与反应，但反应前后的组成和特性参与反应，但反应前后的组成和特性不

4、变，对正逆反应均等倍加速或减速不变，对正逆反应均等倍加速或减速※※催化剂性能催化剂性能——直接性能（活性、选择性和稳定性）直接性能（活性、选择性和稳定性）＋＋附加性能（强度、热稳定性和寿命等）附加性能（强度、热稳定性和寿命等）4直接性能（由催化剂定义导出的基本性质）：活性、选择性及稳定性⎧外观性能（形状、尺寸）－系统压力降，在同等⎪　　条件下（含当量直径相等）各种形状引起的⎪⎪　　压力降变化顺序为：环<球<片<条<碎粒⎪⎪机械强度－耐压、耐磨（流化床或移动床中的摩⎪　　擦效应。例子：（冬天）水＋20%玻璃珠⎪⎪o工业使用附加性能⎨(100~30

5、0μm)冷模实验－室温⇒43~45C⎪热性能－导热性、热容量⎪⎪再生性能－恢复性能的程度⎪⎪重复性－每批催化剂性能重现性⎪首创性－知识产权⎪⎪成本－效益⎩52.1.42.1.4催化剂组成及各组分的作用催化剂组成及各组分的作用©©活性组分活性组分※※金属类金属类※※半导体类半导体类※※酸碱类酸碱类※※绝缘体类－绝缘体类－IIIVIIIV、、IVAIVA和和VAVA金属或非金属氧化金属或非金属氧化物，卤化物等物，卤化物等©©助催化剂（助剂）助催化剂（助剂）※※11结构型助剂结构型助剂作用：作用：增加主活性组分活性构造的稳定性和增加主活性组分活性构造

6、的稳定性和活性组分的比表面积活性组分的比表面积6按作用机理分类：按作用机理分类：(A)(A)分隔（离）活性组分细小微晶－高熔点、难还分隔（离）活性组分细小微晶－高熔点、难还原的氧化物比较适宜原的氧化物比较适宜(B)(B)与活性组分作用生成高熔点的化合物或固（熔）与活性组分作用生成高熔点的化合物或固（熔）体。如体。如FeFe3OO4中加入少量的中加入少量的AlAl2OO3（（结构助剂）结构助剂）※※22电子型助剂电子型助剂KK2OO、、NaNa2OO－－不改变催化剂本性，但改变活性不改变催化剂本性，但改变活性组分电子结构，从而使反应分子的化学吸附

7、能力和组分电子结构，从而使反应分子的化学吸附能力和反应活化能发生变化反应活化能发生变化※※33扩散型助剂扩散型助剂改善催化剂孔结构（造孔剂）－如分子筛中加入改善催化剂孔结构（造孔剂）－如分子筛中加入有机酸等（织构结构）有机酸等（织构结构）7※※44毒化型助剂毒化型助剂毒化催化剂某些有害的活性中心，如为防止结毒化催化剂某些有害的活性中心，如为防止结焦，可加少量碱性物质毒化引起裂解生焦的酸性中心焦，可加少量碱性物质毒化引起裂解生焦的酸性中心©©载体载体作用：作用：改变催化剂机械强度、导热性和热稳改变催化剂机械强度、导热性和热稳定性，增大活性表面和提

8、高适宜孔结构，提供活性定性，增大活性表面和提高适宜孔结构，提供活性中心减少催化剂活性组分用量中心减少催化剂活性组分用量常见类型常见类型（起稳定剂和分散