《工业催化》第1章绪论34学时

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1、《工业催化》CatalysisinIndustrialProcesses襄樊学院化学工程与食品科学学院授课人:胡若飞第一章绪论2§1.1课程的性质与任务课程性质课程任务3根据全国化工工艺类教学指导委员会的建议而设立，是化学工程与工艺专业和能源工程专业的选修课掌握催化作用的基本规律了解催化过程的化学本质熟悉工业催化技术的基本要求和特征为培养化工类专业工程师提供必备的理论基础工业催化与相关学科的关系4催化剂/催化科学的重要性“Catalysisistheheartofmodernchemicalindustry.”“Catalysisisthefron

2、tresearchareaofchemistry.”“Anewtechnologycreatedneedanewcatalyst,whichmakeschemicalindustryimproverapidly.”“>90%的化工产品，是借助催化剂生产出来的。没有催化剂，就不可能建立现代的化学工业。”5无机化学工业中的合成氨，硝酸硫酸的生产…有机化工原料中的甲醇、丁辛醇、乙酸和丙酮等的生产…石油化工工业中催化裂化、催化重整等二次加工…煤化工中催化液化与气化…高分子化工中的三大合成材料的生产等…医药、农药领域的药物合成…生命活动领域的机体及微生物的生

3、长………——无不与催化剂相关！6只要涉及化学反应的领域都存在着催化剂的应用§1.2工业催化学科的形成与发展7二十一世纪催化工业新领域：环保催化、生物催化、手性催化、纳米催化、组合催化、微化学反应体系中的催化、催化新材料、等等几千年前（殷商时期）--发酵法制酒与醋1746年，J.Roebuck铅室法制硫酸，用NO2作气相催化剂，实现了第一个现代工业催化过程1811年，俄国科学家从科学意义上最先发现了催化作用，热的淀粉水溶液中添加盐酸时促进淀粉水解生成糖1836年，J.J.Berzelius首先提出“催化作用”概念8萌芽时期（二十世纪以前）J.J.Be

4、rzelius1902年开发了油脂催化加氢工艺生产硬化油，视为近代有机工业的先河(法国Sabatier1912年获诺贝尔化学奖)1904年开始德国化学家F.Haber研究合成氨催化剂，——最伟大、影响最深远的催化工艺(1919年获诺贝尔化学奖)9奠基时期（二十世纪前三十年）F.Haber时期催化工艺（案例）催化剂1940年1950年乙烯直接氧化制环氧乙烷制取聚氯乙烯制取低密度聚乙烯羰基合成法用烯烃和CO/H2合成醛类单铂重整环己烷氧化制环己醇与环己酮苯加氢制环己烷合成橡胶：丁苯橡胶丁基橡胶……齐格勒—纳塔法(Ziegler—Natta)制备：高密度

5、聚乙烯聚丙烯顺丁橡胶加氢脱硫乙烯液相氧化制乙醛对二甲苯氧化制对苯二甲酸……Ag过氧化物过氧化物均相Co催化剂Pt均相Co催化剂Ni或Pt过氧化物Al……Ti或CrTiTi、Co、NiCo与Mo的硫化物均相Pd/Cu均相Co/Mn……10大发展时期（二十世纪三十年代至七十年代)时期催化工艺（案例）催化剂1960年1970年丁烯氧化制顺丁烯二酸酐丙烯氨氧化制丙烯腈丙烯氧化制丙烯酸丙烯歧化制乙烯、丁烯双金属重整分子筛催化裂化邻二甲苯氧化制苯酐丙烯加过氧化物制环氧丙烷……低压合成甲醇低压法甲醇羰基化制醋酸择形二甲苯异构化由乙烯与α-烯共聚制低密度聚乙烯Mo

6、bil气相异构化α-氨基丙烯酸加氢制不对称氨基酸汽车废气净化催化……V、P的氧化物Bi–Mo的氧化物Bi–Mo的氧化物WPt-Re等稀土金属交换的X、Y分子筛V、Ti的氧化物均相Mo……Cu、Zn、Al的氧化物均相Rh分子筛(ZSM型)Ti/Cr分子筛均相RhPt、Pd……11时期催化工艺（案例）催化剂1980年1990年～烯烃聚合Mobil工艺由甲醇制汽油醋酸甲酯羰基化制醋酸酐叔丁醇氧化制丙烯酸甲酯煤液化煤气化……醋酸甲酯羰基化制醋酸乙烯合成气制乙二醇环氧丙烷的生物催化合成苯生物催化制苯酚生物催化制新型塑料……茂金属催化剂分子筛均相RhMo氧化物

7、Co与Mo硫化物金属盐……均相Rh均相Rh固定化生物催化剂固定化生物催化剂……12成熟时期（二十世纪八十年代后）§1.３催化工业在经济社会中的作用与地位提高社会生产水平(合成氨）扩大资源利用范围（石油、煤、天然气、合成气）提取制造重要物质（精细化工）满足社会各方面需要（衣、食、住、行、环保、国防）13合成氨N2+3H2→3NH3催化剂:Fe-Al2O3-K2O每吨催化剂可产2万吨氨N2来源:空气分离H2来源:烃类水蒸气转化法工艺(涉及反应):加氢脱硫转化变换甲烷化氨合成需用八种不同催化剂14石油15煤16天然气17合成气18精细化工产量小附加值高医

8、药、农药、染料、香料、涂料、各种助剂、合成材料等19满足社会各方面需要衣、食、住、行20据统计，现有90%以上的化工过程是