第4章 工业催化剂的制备、成型与使用.ppt

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1、《工业催化技术》CatalysisinIndustrialProcesses第四章工业催化剂的制备与使用§1工业催化剂的制备§2工业催化剂的成型§3工业催化剂的使用§4失活和再生2工业催化剂的制备3§1固体催化剂的使用性能主要取决于其化学组成和物理结构，经验表明尽管一些催化剂组成完全相同，由于制备工艺的差异，催化性能可能相差很远，因此如何制备性能优异的新型催化剂成为化学工业可持续发展的关键技术。引言不同方法制备的辛烯醛加氢催化剂的性能工业催化剂的要求适宜的活性较高的选择性在使用条件下稳定（长寿命）具有良好的热稳定性、机械稳定性和抗毒性能与环境友好价格低廉……6二、工业催化剂活性化学组

2、成物理性质催化剂形状、颗粒大小、物相、相对密度、比表面积、孔结构和机械强度等。影响反应的催化活性，影响催化剂的使用寿命，更重要的是影响反应动力学和流体力学的行为。对于负载催化剂来说，载体的选择对机械强度影响很大，成型的方法及使用的设备也直接影响到催化剂的机械强度图催化剂性能与组成、结构及制备方法之间的关系图催化剂的机械强度的影响因素常用的固体催化剂制造方法10制造方法举例沉淀法水合氧化物，如氢氧化铁等的制备浸渍法贵金属负载到金属氧化物载体Al2O3或SiO2等载体上混合法氧化铁-氧化铬CO变换催化剂的制备熔融法合成氨的铁催化剂的制备沥滤法瑞尼镍催化剂的制备………§1沉淀法制备工业催化

3、剂沉淀法是借助沉淀反应，用沉淀剂(如碱类物质)将可溶性的催化剂组分(金属盐类的水溶液)转化为难溶化合物，再经过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型等工序制得成品催化剂。11沉淀法生产流程原料沉淀剂混合沉淀陈化催化剂成品干燥成型活化过滤洗涤沉淀法适用范围--制备固体催化剂最常用的方法之一，广泛用于制备高含量非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂和载体。沉淀法分类1.单组份沉淀法沉淀剂与一种待沉淀溶液作用以制备单一组分沉淀物。如：Al2O3制备采用碱法制备，用HNO3作沉淀剂，从NaAlO2中沉淀出Al2O3·nH2O，再经过后续处理制得Al2O3。沉淀法分类2.共沉淀法（多组份共沉淀法）将催化剂所需

4、的两个或两个以上组份同时沉淀的一种方法。如：低压合成甲醇用催化剂CuO-ZnO-Al2O3的制备给定比例的Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Al(NO3)3、混合盐溶液与Na2CO3并流加入沉淀槽。沉淀法分类3.均匀沉淀法先使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合，造成一个均匀的体系，然后调节温度和时间，逐渐提高pH值，或者在体系中逐渐生成沉淀剂的方式，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而且比较纯净的沉淀物。如：Al(OH)3沉淀制备采用铝盐溶液中加入尿素，混合均匀，加热升温，尿素水解释放OH-，与铝盐反应生成Al(OH)3沉淀。沉淀法分类4.浸渍沉淀法盐溶液浸渍

5、操作完成后，再加沉淀剂，而使待沉淀组份沉积在载体上。沉淀法分类6.超均匀共沉淀法将沉淀操作分成两步进行，先制成盐溶液的悬浮层，并将这些悬浮层立即瞬间混合成为超饱和的均匀溶液；然后由超饱和的均匀溶液得到超均匀的沉淀物。如：硅酸镍催化剂制备先将硅酸钠溶液（密度1.3）放到混合器底部，然后将20%的硝酸钠溶液（密度1.2）放在上面，最后，将含硝酸镍和硝酸（密度1.1）慢慢倒在前两种液层之上，之后立即开动搅拌器，使之成为超饱和溶液，放置数分钟至几小时，最终可形成均匀的水凝胶或胶冻。沉淀物的形成过程，包括两方面：晶核的生成，--形成沉淀物的离子相互碰撞生成沉淀的晶核晶核的长大，--溶质分子在溶

6、液中扩散到晶核表面，晶核继续长大成为晶体一、沉淀过程和沉淀剂的选择沉淀产生的条件19沉淀物的形成过程——形成沉淀物的离子浓度积大于该条件下的浓度积Ksp20图难溶沉淀的生成速率示意组图应当指出，晶核生成速率和晶核长大速率的相对大小，直接影响生成的沉淀物的类型。21①如果晶核生成的速率远远超过晶核长大的速率，……，得到非晶型沉淀或胶体；②如果晶核长大的速率远远超过晶核生成的速率，……，成为颗粒较大的晶型沉淀;--得到什么的沉淀，取决于形成过程的两个速率之比。要考虑的问题溶解度：大杂质：少易获性：易价格：尽可能低后处理：简单各种盐的特点硝酸盐：沉淀物稳定性差，煅烧时有有毒的烟雾硫酸盐：沉

7、淀物稳定性较差，易产生毒物SO2、H2S盐酸盐：沉淀物稳定，Cl-使酸性增加，损害容器草酸盐：比较理想22沉淀时金属盐类的选择溶解度：大杂质：少易获性：易价格：尽可能低后处理：简单硝酸盐：沉淀物稳定性差，煅烧时有有毒的烟雾硫酸盐：沉淀物稳定性较差，易产生毒物SO2、H2S盐酸盐：沉淀物稳定，Cl-使酸性增加，损害容器草酸盐：比较理想沉淀剂的选择23生产中常用的沉淀剂有：碱类：NH3·H2O、NaOH、KOH碳酸盐：Na2CO3、(NH4)2CO3、CO2有