工业催化基础》讲义

《工业催化基础》讲义》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章工业催化反应过程新进展主要内容：人为非定态过程膜催化反应过程超临界化学反应过程一些耦合过程等化工资源有效利用国家重点实验室1第一节人为非定态周期操作催化反应过程一、分类:1、强制周期操作：强制周期性地改变进料组成、进料流量、反应温度的操作；2、流向周期变换操作：进料流的周期性换向操作；3、循环流化操作（循环流化床反应器）：催化剂在反应器中的循环流动非定态操作。化工资源有效利用国家重点实验室2第一节人为非定态周期操作催化反应过程二、强制周期操作特征：对催化反应过程进行瞬变的动态操作，可以改变反应组分在催化剂表面上的吸附态或吸附速率，从而促进了反应速率，提高了催化反应的效率。化工

2、资源有效利用国家重点实验室3第一节人为非定态周期操作催化反应过程三、流向周期变换操作：该操作过程具有蓄热性能，对自热操作的进料浓度要求比常规操作的可降低一个数量级，且流程简化，能耗低，适应性强。如：1、低SO2浓度冶炼烟气处理：沈阳冶炼厂1992年从俄罗斯引进技术；2、工业废气中低浓度挥发性有机物（VOCs）的催化燃烧：我室进行了大量基础研究并建立模试装置。化工资源有效利用国家重点实验室4第一节人为非定态周期操作催化反应过程四、循环流化床操作特征：该操作过程中，催化剂颗粒由于循环流动处于非定态，而床内温度、浓度处于定态，这不但提高了催化反应的效率，而且可以使催化剂的再生、活化等在循

3、环流化操作中完成，可大大提高催化过程的整体效率。如：1、循环流化床催化裂化：已工业化；2、丁烷选择氧化制顺酐提升管循环流化床工艺：已接近工业化。化工资源有效利用国家重点实验室5第二节膜催化反应过程一、膜催化反应过程：催化转化和产品分离组合在一起的过程二、膜与催化剂的组合形式：1、膜与催化剂作为膜催化反应器的两个分立的组成部分；2、催化剂填装在管状膜催化反应器中；3、膜物质本身具有催化活性。化工资源有效利用国家重点实验室6第二节膜催化反应过程三、膜催化比常规催化过程的显著优点：1、扩散阻力小；2、选择性高（如果催化膜具有选择性透过功能，可获得高纯度产品）；3、反应温度易控制。化工资源

4、有效利用国家重点实验室7第二节膜催化反应过程四、膜催化剂的分类：1、按膜的性质可分为：无机膜；有机膜；金属膜；合金膜；陶瓷膜；玻璃膜；氧化物膜；复合膜等。2、按膜的结构可分为：多孔膜；微孔膜；超微孔膜（具有半渗透功能）；致密膜等。3、按膜的形状可分为：管状膜；中空管状膜；平板膜等。化工资源有效利用国家重点实验室8第二节膜催化反应过程五、几个例子：1、烃类脱氢反应：通常将传统催化剂装入γ-Al2O3等多孔陶瓷管状膜中组成膜反应器。反应生成的H2透过膜被惰性气体吹走，从而使脱氢反应的化学平衡向有利于产物的方向移动，提高了反应的转化率。如环己烷脱氢制环己烯等。化工资源有效利用国家重点实验

5、室9第二节膜催化反应过程2、烃类加氢反应：通常采用钯膜或钯合金膜组成膜反应器。由于透过钯膜或钯合金膜的氢是高度活化的原子氢，因此加氢活性可极大地提高。化工资源有效利用国家重点实验室10第二节膜催化反应过程3、烃类氧化反应：通常采用金属氧化物膜组成膜反应器。如氧化铅膜可用于甲烷氧化偶联制乙烯。化工资源有效利用国家重点实验室11第二节膜催化反应过程4、CO水蒸汽变换反应：如采用多孔金属/SiO2组成的复合膜反应器，能大大提高反应的效率。化工资源有效利用国家重点实验室12第三节超临界化学反应过程一、概念：对比温度和对比压力同时大于1的流体称为超临界流体（SupercriticalFlui

6、ds，SCFs）。SCFs具有与气体相似的密度、粘度、扩散系数等物性，又兼有与液体相近似的特性，是处于气态和液态之间的物质状态。SCFs在临界点附近，通过压力和（或）温度的变化，可使液体的密度、粘度、扩散系数以及极性等发生明显的改变，因此SCFs已被用于进行某些特定的目的，如超临界萃取、超临界分离、超临界结晶造粒等过程，近年来，也广泛用于催化反应中。化工资源有效利用国家重点实验室13第三节超临界化学反应过程二、超临界催化反应方式：1、在反应物本身的超临界条件下进行的催化反应；2、在反应条件下引入超临界介质的催化反应。化工资源有效利用国家重点实验室14第三节超临界化学反应过程三、SC

7、Fs作为反应介质的优点：1、高的溶解能力；2、高的扩散系数；3、可有效控制反应的活性和选择性。化工资源有效利用国家重点实验室15第三节超临界化学反应过程四、在SCFs中化学反应特点：1、加快受扩散速度控制的均相反应的速率；2、克服界面阻力，增加反应物的溶解度；3、反应和分离可以容易的耦合为一体；4、延长催化剂寿命，保持催化活性（避免重质有机物吸附）。化工资源有效利用国家重点实验室16第四节一些耦合过程一、催化－吸收耦合过程：在催化反应中，产物被一种溶剂选择性的吸收，从