催化剂工程导论

第一章

1. 催化剂的基本特性:1)催化剂能够加快化学反应速率,但本身并不进入化学反应的计

量;2)催化剂对反应具有选择性,即催化剂对反应类型、反应方向和产物的结构具有选择性;3)催化剂只能加速热力学上可能进行的反应,而不能加速热力学上无法进行的反应;4)催化剂只能改变化学反应的速率,而不能改变化学平衡的位置;5)催化剂不改变化学平衡,意味着对正方向有效的催化剂,对反方向的反应也有效。

2. 催化剂按工艺与工程分类:多相固体催化剂,均相配合物催化剂,酶催化剂。

3. 多相固体催化剂包括:主催化剂,共催化剂,助催化剂(结构助催化剂,电子助催化剂,

晶格缺陷助催化剂),载体,其他。

4. 酶催化剂:高催化效率;选择性高;反应条件温和;可自动调节活性。

第二章

1. 固体催化剂的制备所需的单元操作:溶解,熔融,沉淀,浸渍,离子交换,洗涤,过滤,干燥,混合,成型,焙烧和还原。

2. 工业催化剂的传统制造方法:沉淀法,浸渍法,混合法,离子交换法,热熔融法。

3. 沉淀法分为:单组分沉淀法,共沉淀法,均匀沉淀法,浸渍沉淀法,导晶沉淀法。

4. 沉淀剂的选择原则:1)尽可能使用易分解挥发的沉淀剂;2)形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤;3)沉淀剂的溶解度要大;4)沉淀物的溶解度应很;5)沉淀剂必须无毒,不应造成环境污染。

5. 沉淀带入的杂质的原因:表面吸附,形成混晶,机械包藏。

6. 沉淀形成的影响因素:浓度,温度,PH值,加料方式和搅拌强度。

7. 浸渍法:过量浸渍法,等体积浸渍法,多次浸渍法,浸渍沉淀法,喷洒流化法浸渍法,蒸汽相浸渍法。

8. 成型方法:压片成型,挤条成型,喷雾成型,转动成型。

9. 焙烧的目的:1)通过物料的热分解,除去化学结合水和挥发性物质(如CO2、NO2、NH3),使之转化为所需的化学成分,其中可能包括化学价态的变化;2)借助固态反应、互溶、再结晶,获得一定的晶型、微粒粒度、孔径和比表面积等;3)让微晶适度地烧结,提高产品的机械强度。

10. 陈化的目的:获得颗粒大小较为均匀的粗晶体。洗涤的方法:倾析法和过滤法。

11. 常用的多孔载体:氧化铝,氧化硅,活性碳,硅酸铝,硅藻土,浮石,石棉,陶土,氧化镁,活性白土等。

12. 制备各类型断面分布催化剂的方法:竞争吸附法。

第三章

1. 衡量催化剂的综合指标:活性,选择性,使用寿命。

2. 催化剂的活性测定可分为:流动法和静态法。

3. 催化剂的活性测定的参数:转化率=反应物A已转化的物质的量÷反应物A起始的物质的量;空速=物料的流速÷催化剂的体积;时空得率,每升催化剂所得产物的量;选择性S=所得目的产物的物质的量÷已转化的某一关键反应物的物质的量;收率R=产物中某一类指定的物质总量÷原料中对应于该类物质的总量;单程收率Y=生成目的产物的物质的量÷起始反应物的物质的量。

4. 催化剂活性评价和动力学研究的试验室反应器:积分反应器,转化率高,热效应大,分析精度低,反应器床层轴向和径向温度不均一和恒定;微分反应器,转化率低,热效应小, 所得数据常是初速,而有难配出于该反应在高转化条件下生成相同的物料作为微分反应器的进料,分析精度高;无梯度反应器(内、外循环式无梯度反应器,连续搅拌釜式反应器,其他实验室反应器),直接而又准确的求出反应速率数据,可测定工业反应条件下的表观活性,

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