第10章催化转化

第十章第十章催化转化法催化转化法1、催化反应机理催化作用加快反应速度的原理是由于催化剂的参与，改变了原来的反应途径。在无催化剂时，A、B两种物质按照下面的方式进行化学反应：A+BAB当有催化剂K参与时，反应过程发生了变化，即：A+KAKAK+BAB+K由于加入了催化剂，诱发了原反应所没有的中间反应，使化学反应沿着新途径进行，降低了反应的活化能，从而大大加快了化学反应速度。催化反应分类催化反应分类均相均相常用液相催化反应体系：接触容易，分离难非均相（多相催化）非均相（多相催化）常用气固相催化体系：接触最重要，分七个步骤（对比吸附过程）2、催化剂（1）催化剂的组成主要有3部分组成：a.活性组分:能单独对化学反应起催化作用。如贵金属催化剂的铂、钯等。有时可以单独使用。如将二氧化硫氧化为三氧化硫所用的催化剂五氧化二钒。还有脱水用的三氧化二铝催化剂，以其暴露于内、外表面的部分起活性组分的作用，而其体相部分实际上起着载体的作用。b.助催化剂：单独存在时并没有催化活性，然而它的少量加入，却能明显提高活性组分的催化性能。例如二氧化硫催化氧化反应中所用的五氧化二钒-氧化钾催化剂中，氧化钾的存在，可大大提高五氧化二钒的催化活性。除此之外，助催化剂的加入，也可以提高活性组分对反应的催化选择性或提高活性组分的稳定性。c.载体:载体的功能:承载活性组分和助催化剂，提供大的比表面积，提高活性组分和助催化剂的分散度。改善催化剂的传热、抗热冲击和抗机械冲击的性能，因此要求选用有一定机械强度、耐磨强度及热稳定性与导热性好的多孔性惰性材料作载体。常见的催化剂载体有硅胶、硅藻土、分子筛、氧化铝等。d其他，如粘合剂、导热剂，造孔剂等。（2）催化剂的性能a.催化剂的活性催化剂的活性（催化活性）是催化剂加快化学反应速度的一种量度，也就是衡量催化剂催化性能大小的指标。换句话说，催化剂活性是指有催化剂存在时的反应速度与无催化剂存在时反应速度之差。b.催化剂的选择性（转化率）当反应能按热力学可能的方向同时发生几个不同的反应时，某一种催化剂只能加速某一特定反应，而不能加速所有的反应，这种性质称为催化剂的选择性。催化剂的这种性能，在工业上具有特别重要的意义，使人们可以有选择地得到所需要的产品。c.催化剂的稳定性（使用寿命）是指催化剂在化学反应中保持活性的能力。它包括热稳定性、机械稳定性和抗毒稳定性。它们共同决定了催化剂在工业装置中的使用期限。影响催化剂寿命的因素很多，可归结为二个方面：*催化剂的老化：催化剂在正常工作条件下逐渐失去活性的过程。工作温度对催化剂的老化影响很大，工作温度越高，老化速度越快。因此，在催化剂的活性温度范围内选择合适的反应温度。*催化剂中毒：在催化剂使用过程中，由于反应原料中带来的杂质（毒物），而使催化剂的活性和选择性减小或者消失的现象。如：催化剂本身的某些杂质、含S及卤素化合物、重金属化合物等。按毒物与催化剂表面作用的程度可分为暂时性中毒和永久性中毒。