1. 现代工业用催化剂的制备方法怎么分类
制造催化剂的每一种方法,实际上都是由一系列的操作单元组合而成。为了方便,人们把其中关键而具特色的操作单元的名称定为制造方法的名称。传统的方法有机械混合法、沉淀法、浸渍法、溶液蒸干法、热熔融法、浸溶法(沥滤法)、离子交换法等,近十年来发展的新方法有化学键合法、纤维化法等。
1.机械混合法
将两种以上的物质加入混合设备内混合。
2.沉淀法
此法用于制造要求分散度高并含有一种或多种金属氧化物的催化剂。
3.浸渍法
将具有高孔隙率的载体(如硅藻土、氧化铝、活性炭等)浸入含有一种或多种金属离子的溶液中,保持一定的温度,溶液进入载体的孔隙中。将载体沥干,经干燥、煅烧,载体内表面上即附着一层所需的固态金属氧化物或其盐类(图1)。浸渍法可使催化活性组分高度分散,并均匀分布在载体表面上,在催化过程中得到充分利用。
4.喷雾蒸干法
用于制颗粒直径为数十微米至数百微米的流化床用催化剂。
5.热熔融法
热熔融法是制备某些催化剂的特殊方法,适用于少数不得不经过熔炼过程的催化剂,为的是借助高温条件将各个组分熔炼称为均匀分布的混合物,配合必要的后续加工,可制得性能优异的催化剂。
6.浸溶法
从多组分体系中,用适当的液态药剂(或水)抽去部分物质,制成具有多孔结构的催化剂。
7.离子交换法
某些晶体物质(如合成沸石分子筛)的金属阳离子(如Na)可与其他阳离子交换。
8.发展中的新方法
①化学键合法。近十年来此法大量用于制造聚合催化剂。其目的是使均相催化剂固态化。能与过渡金属络合物化学键合的载体,表面有某些官能团(或经化学处理后接上官能团),如-X、-CH2X、-OH基团。将这类载体与膦、胂或胺反应,使之膦化、胂化或胺化,然后利用表面上磷、砷或氮原子的孤电子对与过渡金属络合物中心金属离子进行配位络合,即可制得化学键合的固相催化剂。
②纤维化法。用于含贵金属的载体催化剂的制造。
2. 生活中用到化学催化剂的例子
“”衣“”。。 新型合成纤维制成的衣料,柔软舒适且价格便宜耐用。衣料由天然纤维到人造纤维,再到现今发展的合成纤维,染料由最初的天然染料到现在的合成染料、活性染料,无不体现了化学对衣着发展的贡献,化学使衣着由最初的遮盖效用,变为如今的美观、便利、具有特殊功能的效用,它极大丰富了衣着的样式、材质、用途 “”住“”。。。 新型合成材料的应用,使生活更加舒适. 只有木材、沙和石子是天然的建筑材料,但它们需要用合成的化学物质粘连起来和加以保护。水泥是一种化学产品,正如用在层压板中的胶粘剂和用在钉子中的金属都是化学产品一样。玻璃是化学家制出来的,经改进后的产物如耐热玻璃(商品名叫Pyrex玻璃)变得更坚韧。油漆是化学家设计和创造的,很多现代化的固体材料也是如此。塑料是人工合成的,它们用于厨房和浴室用具上,也用在商品名称叫Formica的胶木板及其有关材料、饮料瓶、餐具和器皿上。瓷器是由化学家制造的,并用于厨房和浴室的洗涤池和其它固定装置上。金属是从矿石经化学变化制成的。铝金属曾一度是实验室的珍品,但利用一种电化学方法,现在它可以容易地从氧化铝制得。 至少有一部分的地毯和装饰用的褶皱织物要用合成纤维和用合成的染料来着色。冰柜和空调器用特种化学品作为冷却剂;燃气炉和煤气灶可用合成气或天然气,其燃烧过程发生的仍是化学变化。我们的居室用燃气或用石油工业生产的燃油来取暖,这种燃油是从自然界的粗油经精炼和化学改进后得到的。我们用合成的化学产品和用化学加工工业制成的材料,如灰泥或墙板,外壁板和屋顶板以及地砖和地毯来使我们的建筑隔热。炉灶本身和分配热能的管道是由化学产品——金属,绝热材料和陶瓷所制成。 电流通过外包绝缘体的铜线进入我们的家庭,两者都属化学加工工业的产品。电源插座要用塑料和金属,照明用的白炽灯和荧光灯完全是由化学产物制成。 甚至进入住宅的水也是经化学净化的,以除去污染物和致病的细菌。在使用涉及化学检验和化学净化的现代卫生设施以前,已被污染的用水是引起人类各种疾病的主要原因。 ""行“”。。。。 新能源使交通工具发生革命性变化,空前地方便了人们的出行 一辆机动车中的每件东西都是化学加工业的一种产品。金属和油漆是显而易见的,但在一辆现代的汽车中,塑料的用量是非常大的。特种塑料被选用,因为它们质强和量轻。较轻的车辆耗油也少。 制造轮胎用的橡胶经过一种被称为硫化作用的方法处理而变得坚韧。硫化作用是将橡胶分子化学地连结起来,使材料变得更坚韧和更为实用。 引擎舱内的“橡皮”软管根本不是橡胶的,而是更耐油和耐热的,类似于橡胶的合成材料。防冻液是一种合成的化学药品;蓄电池是化学的一种产品;车厢的内装潢通常用合成品或者是经化学鞣化的皮革制成品,车座里充填合成的泡沫塑料。车窗用有塑料为夹层的安全玻璃以防破碎。燃油和润滑油是加有化学添加剂的石油化学产品,以便产生更佳的抗爆行为和使润滑具有更为良好的全天候性能。 有时,将原始石油加以蒸馏就能得到燃油或润滑油,但也有用化学方法,利用催化剂将石油中的天然大分子“裂化”成较小的分子,作为汽油之用。 在石油炼制厂中见到一些巨大和高耸的塔是作蒸馏用的;另外的一些塔是供化学加工生产更有用的化学品。润滑油中加入各种化学药品使它们有更佳的抗磨性并使它们在一定温度范围内较好地发挥其作用。 化学的一项现代应用是在车辆排气系统中装入催化转化器来降低污染。它们用铂、铑和其它物质将氧化氮、一氧化碳和未燃尽的碳氢化合物转化成较低毒害的化学品。 在机动车工业中,大量的化学家参与研究和开发。事实上,在美国三大汽车制造商的研究室内,化学家是科学家中的最大群体。他们正在研制更优良的催化转化器和设法使燃油燃烧得更彻底而减少污染(点燃本身就是一个化学过程,它的本质现在已经搞清)。化学家们正在试图改变车辆的上漆方法,以便免用有机溶剂,他们也在设法用现代的塑料和陶瓷来替代汽车上较多的金属,同时他们正在设法改进蓄电池,使电动汽车变得更具吸引力(机动车工业的环境化学情况将在第4章中深入讨论)。 飞机有特殊的要求。没有质强量轻的铝就不可能有飞机。它需要用特种塑料和特种燃油。太空飞行需要甚至更为专用的化学品,包括能产生推动力非常大的火箭燃料和由合成材料制成的特种衣着。下一次当你乘坐一辆汽车或一架飞机时或者可能乘坐一架太空穿梭机时,请试找一下有什么东西是不属于现代化学的产物。你不会成功的,除非你发现了一木片或可能是一些棉花或羊毛之类,但即使如此,它们也是经过化学处理和化学涂渍的
3. 什么是催化剂
简单地说,催化剂就是能提高化学反应速率,而本身结构不发生永久性改变的物质。这里所说的提高化学反应速率有三层含义,一是使化学反应速度变快,二是使化学反应速度变慢,三是使可以使反应在较低的温度环境下进行。催化剂在工业上也称为触媒。有两点需要明确:一点是一种催化剂并非对所有的化学反应都有催化作用。二是某些化学反应并非只有惟一的催化剂,可以同时有几种催化剂。
4. 工业合成氨常用什么做催化剂
在合成氨工业中的主要催化剂,在500℃时活性最大。目前,合成氨工业中普遍使用的主要是以铁为主体的多成分催化剂,又称铁触媒。铁触媒在500 ℃左右时的活性最大,这也是合成氨反应一般选择在500 ℃左右进行的重要原因之一。 但是,即使是在500 ℃和30 MPa时,合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只为26.4%,即转化率仍不够大。在实际生产中,还需要考虑浓度对化学平衡的影响等,例如,采取迅速冷却的方法,使气态氨变成液氨后及时从平衡混合气体中分离出去,以促使化学平衡向生成NH3的方向移动。
主要成分是Fe3O4,助催化剂K2O、Al2O3、CaO、MgO等含量小于催化剂总质量的9%,低压催化剂还增加了CoO(A201等)。氧化态催化剂主体是磁铁矿,其化学计量式是FeO.Fe2O3或Fe3O4。晶体结构类似于尖晶石(MgAl2O4)的结构(90%以上是具有反尖晶石结构、不均匀复杂体系的磁铁矿)。铁比值Fe2+/Fe3+,其大小影响催化剂还原后的若干性能,如还原的难易程度、还原后的机械强度和低温活性等。主要服从于合成塔的要求,操作压力、温度和内件结构,在催化剂制造阶段调节,一般为0.5~0.7。
5. 哪些工业上用到贵金属催化剂
石油化工行业用得比较多,例如汽油铂重整装置要使用铂催化剂,乙烯制环氧乙烷要用银催化剂,加氢反应使用钯催化剂、、、、、、。
6. 石油加工所使用的催化剂功能有哪些
石油炼制过程之一,是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应,转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。原料采用原油蒸馏(或其他石油炼制过程)所得的重质馏分油;或重质馏分油中混入少量渣油,经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油;或全部用常压渣油或减压渣油。在反应过程中由于不挥发的类碳物质沉积在催化剂上,缩合为焦炭,使催化剂活性下降,需要用空气烧去(见催化剂再生),以恢复催化活性,并提供裂化反应所需热量。催化裂化是石油炼厂从重质油生产汽油的主要过程之一。所产汽油辛烷值高(马达法80左右),安定性好,裂化气(一种炼厂气)含丙烯、丁烯、异构烃多。
沿革
催化裂化技术由法国E.J.胡德利研究成功,于1936年由美国索康尼真空油公司和太阳石油公司合作实现工业化,当时采用固定床反应器,反庆和催化剂再生交替进行。由于高压缩比的汽油发动机需要较高辛烷值汽油,催化裂化向移动床(反应和催化剂再生在移动床反应器中进行)和流化床(反应和催化剂再生在流化床反应器中进行)两个方向发展。移动床催化裂化因设备复杂逐渐被淘汰;流化床催化裂化设备较简单、处理能力大、较易操作,得到较大发展。60年代,出现分子筛催化剂,因其活性高,裂化反应改在一个管式反应器(提升管反应器)中进行,称为提升管催化裂化。
中国1958年在兰州建成移动床催化裂化装置,1965年在抚顺建成流化床催化裂化装置,1974年在玉门建成提升管催化裂化装置。1984年,中国催化裂化装置共39套,占原油加工能力23%。
石油炼制过程之一,是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应,转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。原料采用原油蒸馏(或其他石油炼制过程)所得的重质馏分油;或重质馏分油中混入少量渣油,经溶剂脱沥青后的脱沥青渣油;或全部用常压渣油或减压渣油。在反应过程中由于不挥发的类碳物质沉积在催化剂上,缩合为焦炭,使催化剂活性下降,需要用空气烧去(见催化剂再生),以恢复催化活性,并提供裂化反应所需热量。催化裂化是石油炼厂从重质油生产汽油的主要过程之一。所产汽油辛烷值高(马达法80左右),安定性好,裂化气(一种炼厂气)含丙烯、丁烯、异构烃多。
沿革
催化裂化技术由法国E.J.胡德利研究成功,于1936年由美国索康尼真空油公司和太阳石油公司合作实现工业化,当时采用固定床反应器,反庆和催化剂再生交替进行。由于高压缩比的汽油发动机需要较高辛烷值汽油,催化裂化向移动床(反应和催化剂再生在移动床反应器中进行)和流化床(反应和催化剂再生在流化床反应器中进行)两个方向发展。移动床催化裂化因设备复杂逐渐被淘汰;流化床催化裂化设备较简单、处理能力大、较易操作,得到较大发展。60年代,出现分子筛催化剂,因其活性高,裂化反应改在一个管式反应器(提升管反应器)中进行,称为提升管催化裂化。
中国1958年在兰州建成移动床催化裂化装置,1965年在抚顺建成流化床催化裂化装置,1974年在玉门建成提升管催化裂化装置。1984年,中国催化裂化装置共39套,占原油加工能力23%。
催化剂
主要成分为硅酸铝,起催化作用的是其中的酸性活性中心(见固体酸催化剂)。移动床催化裂化采用3~5mm小球形催化剂。流化床催化裂化早期所用的是粉状催化剂,活性、稳定性和流化性能较差。40年代起,开发了微球形(40~80μm)硅铝催化剂,并在制备工艺上作了改进,活院脱≡裥远急冉虾谩?0年代初期,开发了高活性含稀土元素的
X型分子筛硅铝微球催化剂。70 年代起, 又开发了活性更高的Y型分子筛微球催化剂(见石油炼制催化剂)。
化学反应
与按自由基反应机理进行的热裂化不同,催化裂化是按碳正离子机理进行的,催化剂促进了裂化、异构化和芳构化反应,裂化产物比热裂化具有更高的经济价值,气体中C3和C4较多,异构物多;汽油中异构烃多,二烯烃极少,芳烃较多。其主要反应包括:①分解,使重质烃转变为轻质烃;②异构化;③氢转移;④芳构化;⑤缩合、生焦反应。异构化和芳构化使低辛烷值的直链烃转变为高辛烷值的异构烃和芳烃。
工艺过程
催化裂化的流程包括三个部分:①原料油催化裂化;②催化剂再生;③产物分离。原料经换热后与回炼油混合喷入提升管反应器下部,在此处与高温催化剂混合、气化并发生反应。反应温度480~530℃,压力0.14MPa(表压)。反应油气与催化剂在沉降器和旋风分离器(简称旋分器)分离后,进入分馏塔分出汽油、柴油和重质回炼油。裂化气经压缩后去气体分离系统。结焦的催化剂在再生器用空气烧去焦炭后循环使用,再生温度为600~730℃。
使用分子筛催化剂时,为了使炼厂产品方案有一定的灵活性,可根据市场需要改变操作条件以得到最大量的汽油、柴油或液化气。
装置类型
流化床催化裂化装置有多种类型,按反应器(或沉降器)和再生器布置的相对位置的不同可分为两大类:①反应器和再生器分开布置的并列式;②反应器和再生器架叠在一起的同轴式。并列式又由于反应器(或沉降器)和再生器位置高低的不同而分为同高并列式和高低并列式两类。
同高并列式 要特点是:①催化剂由U型管密相输送;②反应器和再生器间的催化剂循环主要靠改变U型管两端的催化剂密度来调节;③由反应器输送到再生器的催化剂,不通过再生器的分布板,直接由密相提升管送入分布板上的流化床可以减少分布板的磨蚀。
高低并列式特点是反应时间短,减少了二次反应;催化剂循环采用滑阀控制,比较灵活。
同轴式装置形式特点是:①反应器和再生器之间的催化剂输送采用塞阀控制;②采用垂直提升管和90°耐磨蚀的弯头;③原料用多个喷嘴喷入提升管。
发展
长期以来,流化床催化裂化原料主要为原油蒸馏的馏出油(柴油、减压馏出油等)和热加工馏出油,原料中镍、钒(会使催化剂中毒)含量一般均小于0.5ppm。在以减压渣油作催化裂化原料时,通常要在进入催化裂化装置前,用各种方法进行原料预处理,除去其中大部分镍、钒等金属和沥青质。70年代以来,由于节约石油资源引起商品渣油需求下降。因此,流化床催化裂化装置掺炼减压渣油或直接加工常压渣油已相当普遍。主要措施是:采用抗重金属中毒催化剂;在原料中加入钝化剂等。
7. 哪些厂能用到钯炭催化剂
含钯催化剂的种类很多,大多应用于石油化工
中的催化加氢和催化氧化等反应过程中,如制备乙
醛、吡啶衍生物、乙酸乙烯酯及多种化工产品的反应
过程。加氢反应常用钯催化剂,汽车排气净化常以
氧化铝载铂.钯或铂一铑一钯为催化剂,硝酸生产氨氧
化反应常用含钯的铂网催化剂,松香加氢及歧化用
钯/炭催化剂。
国内生产的钯催化剂主要有黎明化工研究院生
产的双氧水用Pd/A203催化剂和用于气体净化的
钯催化剂,大连第一有机化工厂生产的含钯质量分
数≥59%型号为Q 1060.84的加氢用氯化钯催化
剂,大连化学物理研究所生产的钯/炭催化剂,上海
石油化工总厂生产的钯/炭催化剂和氯化钯催化剂,
中科院兰州化物所生产的铂一钯系列DH 型脱氢催
化剂、CH 消氢催化剂和DO 型高效脱氧剂等⋯
8. 用到催化剂的所有化学方程式
有机反应 85% 以上都有催化剂,就不必写了吧 只要记得 浓硫酸酸做催化剂需要写出来,其余的都写催化剂三个字就好。 无机反应里面,用到催化剂的不多, 总结如下 2KClO3=MnO2,Δ==2KCl+3O2↑ 2H2O2=MnO2= 2H2O +O2↑ 2SO2+O2==V2O5,Δ=2SO3 N2+3H2=高温高压,催化剂 ==2NH3 CO +H2O==催化剂,高温==CO2 +H2 4NH3 +5O2=Pt-Rh,Δ=4NO +6H2O 6NO2 +4NH3==催化剂,Δ==5 N2+6 H2O
9. 用到催化剂的化学反应有哪些
制氧气的,双氧水与二氧化锰、氯酸钾与二氧化锰.
有关氨气的:氮气与氢气要高温高压催化剂、氨气与氧气在催化剂下生成一氧化氮和水、其与二氧化碳、氧气反应时也要、
有机反应大多都要催化剂
10. 常用的工业催化剂的制备方法有哪些各自的有缺点及适用场合是什么
制造催化剂的每一种方法,实际上都是由一系列的操作单元组合而成。为了方便,人们把其中关键而具特色的操作单元的名称定为制造方法的名称。传统的方法有机械混合法、沉淀法、浸渍法、溶液蒸干法、热熔融法、浸溶法(沥滤法)、离子交换法等,近十年来发展的新方法有化学键合法、纤维化法等。
1.机械混合法
将两种以上的物质加入混合设备内混合。此法简单易行,例如转化-吸收型脱硫剂的制造,是将活性组分(如二氧化锰、氧化锌、碳酸锌)与少量粘结剂(如氧化镁、氧化钙)的粉料计量连续加入一个可调节转速和倾斜度的转盘中,同时喷入计量的水。粉料滚动混合粘结,形成均匀直径的球体,此球体再经干燥、焙烧即为成品。乙苯脱氢制苯乙烯的Fe-Cr-K-O催化剂,是由氧化铁、铬酸钾等固体粉末混合压片成型、焙烧制成的。利用此法时应重视粉料的粒度和物理性质。
2.沉淀法
此法用于制造要求分散度高并含有一种或多种金属氧化物的催化剂。在制造多组分催化剂时,适宜的沉淀条件对于保证产物组成的均匀性和制造优质催化剂非常重要。通常的方法是在一种或多种金属盐溶液中加入沉淀剂(如碳酸钠、氢氧化钙),经沉淀、洗涤、过滤、干燥、成型、焙烧(或活化),即得最终产品。如果在沉淀桶内放入不溶物质(如硅藻土),使金属氧化物或碳酸盐附着在此不溶物质上沉淀,则称为附着沉淀法。沉淀法需要高效的过滤洗涤设备,以节约水,避免漏料损失。
3.浸渍法
将具有高孔隙率的载体(如硅藻土、氧化铝、活性炭等)浸入含有一种或多种金属离子的溶液中,保持一定的温度,溶液进入载体的孔隙中。将载体沥干,经干燥、煅烧,载体内表面上即附着一层所需的固态金属氧化物或其盐类(图1)。浸渍法可使催化活性组分高度分散,并均匀分布在载体表面上,在催化过程中得到充分利用。制备含贵金属(如铂、金、锇、铱等)的催化剂常用此法,其金属含量通常在 1%以下。制备价格较贵的镍系、钴系催化剂也常用此法,其所用载体多数已成型,故载体的形状即催化剂的形状。另有一种方法是将球状载体装入可调速的转鼓(图2)内,然后喷入含活性组分的溶液或浆料,使之浸入载体中,或涂覆于载体表面。
4.喷雾蒸干法
用于制颗粒直径为数十微米至数百微米的流化床用催化剂。如间二甲苯流化床氨化氧化制间二甲腈催化剂的制造,先将给定浓度和体积的偏钒酸盐和铬盐水溶液充分混合,再与定量新制的硅凝胶混合,泵入喷雾干燥器内,经喷头雾化后,水分在热气流作用下蒸干,物料形成微球催化剂,从喷雾干燥器底部连续引出。
5.热熔融法
热熔融法是制备某些催化剂的特殊方法,适用于少数不得不经过熔炼过程的催化剂,为的是借助高温条件将各个组分熔炼称为均匀分布的混合物,配合必要的后续加工,可制得性能优异的催化剂。这类催化剂常有高的强度、活性、热稳定性和很长的使用寿命。主要用于制造氨合成所用的铁催化剂。将精选磁铁矿与有关的原料在高温下熔融、冷却、破碎、筛分,然后在反应器中还原。
6.浸溶法
从多组分体系中,用适当的液态药剂(或水)抽去部分物质,制成具有多孔结构的催化剂。例如骨架镍催化剂的制造,将定量的镍和铝在电炉内熔融,熔料冷却后成为合金。将合金破碎成小颗粒,用氢氧化钠水溶液浸泡,大部分铝被溶出(生成偏铝酸钠),即形成多孔的高活性骨架镍。
7.离子交换法
某些晶体物质(如合成沸石分子筛)的金属阳离子(如Na)可与其他阳离子交换。 将其投入含有其他金属(如稀土族元素和某些贵金属)离子的溶液中,在控制的浓度、温度、pH条件下,使其他金属离子与 Na进行交换。由于离子交换反应发生在交换剂表面,可使贵金属铂、钯等以原子状态分散在有限的交换基团上,从而得到充分利用。此法常用于制备裂化催化剂,如稀土-分子筛催化剂。
8.发展中的新方法
①化学键合法。近十年来此法大量用于制造聚合催化剂。其目的是使均相催化剂固态化。能与过渡金属络合物化学键合的载体,表面有某些官能团(或经化学处理后接上官能团),如-X、-CH2X、-OH基团。将这类载体与膦、胂或胺反应,使之膦化、胂化或胺化,然后利用表面上磷、砷或氮原子的孤电子对与过渡金属络合物中心金属离子进行配位络合,即可制得化学键合的固相催化剂,如丙烯本体液相聚合用的载体——齐格勒-纳塔催化剂的制造。②纤维化法。用于含贵金属的载体催化剂的制造。如将硼硅酸盐拉制成玻璃纤维丝,用浓盐酸溶液腐蚀,变成多孔玻璃纤维载体,再用氯铂酸溶液浸渍,使其载以铂组分。根据实用情况,将纤维催化剂压制成各种形状和所需的紧密程度,如用于汽车排气氧化的催化剂,可压紧在一个短的圆管内。如果不是氧化过程,也可用碳纤维。纤维催化剂的制造工艺较复杂,成本高。