范文一:工业催化名词解释
1、催化剂的基本活性有:①催化剂能够加快化学反效应速率,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化学反应,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、为什么沉淀陈化对所制备催化剂性能有显著影响?
因为在陈化过程中,沉淀物与母液一起放置一段时间后(必要时保持一定温度)时,由于细小晶体比粗大晶体溶解度大,溶液对于大晶体而言已达到饱和状态,而对于细晶体尚未饱和,于是细晶体逐渐溶解,并沉积于粗晶体上。如此反复溶解、沉淀的结果,基本上消除了细晶体,获得了颗粒大小较为均匀的粗晶体。此外,孔隙结构和表面积也发生了相应的变化。而且,由于粗晶体总面积较小,吸附杂质较小,在细晶体中的杂志也随溶解过程转入溶液。某些新鲜的无定形或胶体沉淀,在陈化过程中逐步转化而结晶也是可能的。例如分子筛、水合氧化铝等的陈化,即是这种转化最典型的实例。
3、催化剂活性评价中排除内扩散影响的最好办法是通过不太复杂的实验来确定。对于一个选定的反应器,改变待评价催化剂的颗粒大小,测定其反应速率。如果不存在内扩散控制,其反应速率将保持不变。
4、选择主催化剂(活性组分)时从“几何对应性”推断的基本思路是什么?
催化剂的几何结构对活性有影响,在许多年前就已被认识到。此后曾据此逐步形成多位理论,这是一种描述催化剂表面结构与反应物分子结构间关系的一种早期“物理模型”的理论。多位理论的基本观点是,被吸附的质点的键长应和催化剂晶格参数相一致。这一理论能说明许多催化作用,但亦有许多催化作用它无法说明,可能的原因之一是,催化剂的表层数据很容易从有关手册中查到,非常方便,不像上述吸附热那样需要专门通过实验测定,因而该多位理论常被采用。
从“电子态效应”推断:根据电子态效应来推断催化剂活性,是基于“晶体场”和“配位场”理论的计算结果。该理论认为,中心离子的电子层结构在晶体场(或配位场)的作用下,引起轨道能级的分裂,从这个角度可以解释过渡金属化合物的一些性质。配位场理论,不仅考虑到中心离子与配为体之间的静电效应,还考虑到它们之间的共价性质。
5、调变性助催化剂及其选择性原则:调变性助催化剂能在一定范围内改变助催化剂的本征活性和选择性。通常,在选择这种助催化剂前,已经对主催化剂做过选择,做过少数实验,大致了解到一至数种主催化剂的优点和缺点。选择助催化剂的原则是,强化主催化剂的优点,而克服其缺点。
6、焙烧的目的是:①通过物料的热分解,除去化学结合水和挥发性物质(如CO 2、NO 2、NH 3),使之转化为所需要的化学成分,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。
7、论述防止工业催化剂衰退的对策:(1)在不引起衰退的条件下使用;(2)增加催化剂自身的耐久性;(3)衰退催化剂进行再生。再生的方法主要有:①催化剂在反应过程中连续地再生;②反应后再生;③采用容易再生催化剂的反应条件。以上所述的,仅仅是有关催化剂活性衰退的一般对策,当然每种催化剂有其本身的规律,必须“对症下药”才能很好地解决催化剂的活性稳定和长周期使用的问题。
8、多相固体催化剂的基本构成组分有: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(例如稳定剂、抑制剂等)。
9、催化剂宏观物理性质测定的主要内容是:颗粒直径及粒径分布、机械强度测定、催化剂的抗毒稳定性及其测定、比表面积测定与孔结构表征。
10、主催化剂(活性组分)选择时,从“吸附和吸附热”推断催化活性的基本观点是:一般认为,多相催化反应中,反应物在催化剂作用下转变成生成物的过程可以分成下面几个步骤:①反应气体通过扩散接近催化剂;②反应气体和催化剂表面发生相互作用,也即发生化学吸附;③由于吸附,反应物分子的键变松弛或断裂,或同其他吸附分子相结合,在催化剂表面发生原子和分子的重排,也即发生化学反应;④新生成的分子作为生成物向气相逸散,也即产物脱附。由此可知,化学吸附是多相催化过程必经的步骤。反应物在催化剂表面上吸附成为活化吸附态,从而降低反应活化能,加快反应速率。化学吸附是固体催化剂表面活化的过程。吸附键太弱,不利于旧键的活化,而太强又不利于新键的形成。所以,当反应气体在催化剂表面上以适中的强度进行化学吸附时,其反应活性才是最好的。
11、工业催化剂使用中化学性毒物的特点和危害是:这是一种常见的毒物。毒物比反应物能够更强烈地吸附在催化剂活性中心上,由于毒物的吸附导致反应速率的迅速下降,这个过程是由于毒物和催化剂活性中心形成较强化学键从而改变了表面的电子状态,甚至形成一种稳定的、无活性的新化合物。化学吸附性的毒物可以分为两类:一类是当原料经过仔细净化后,原料中得毒物完全被除掉,已中毒的催化剂可继续使用,活性可以重新恢复的,成为暂时性毒物,这种中毒过程成为可逆中毒;另一类是使催化剂活性恢复很慢或不能完全恢复的毒物,成为永久性毒物,这个中毒过程成为不可逆中毒。升高温度时,脱附速率比吸附速率增加的快,从而中毒现象可以明显地减弱。
12、沉淀法制备催化剂中,影响沉淀形成的主要因素有:浓度,溶液中形成沉淀的首要条件之一就是其浓度超过饱和浓度;温度,溶液的过饱和度与晶核的生成和长大有直接关系,而溶液的过饱和度又与温度有关。一般来说,晶核的生长速度随温度的升高而出现极大值;pH 值,既然沉淀法常用碱性物质作沉淀剂,因此沉淀物的生成在相当程度上必然受溶液pH 值的影响,特别是制备活性高的混合物催化剂时更是如此;加料方式和搅拌强度,沉淀剂和待沉淀组分两者进行沉淀反应时,有一个加料顺序的问题,搅拌强度对沉淀的影响也是不可忽视的,不管形成何种形态的沉淀,搅拌都是必要的。综上所示,影响沉淀形成的因素是复杂的,在实际工作中,应根据催化剂性能对结构的不同要求,选择适当的沉淀条件,注意控制沉淀的类型和晶粒大小,以便得到预订结构和组成的沉淀物。
名词解释
催化剂:起加速反应速率,控制反应方向或产物构成,而不影响化学平衡的一类作用的物质,它不在主反应的化学计量式中反映出来,即在反应中不被消耗。催化作用:催化剂是一种能够改变化学反应的速率,而本身又不参与反应与最终产物的物质。活化能:反应分子在反应过程中克服各种障碍,变成一种活化体,进而转化为产物分子所需的能量。阳离子交换树脂:在树脂的骨架中含有作为阳离子交换基团的磺酸基或羧基。(阴离子交换树脂类似)。分子筛:具有较强的吸附能力,可以将比其孔径小的物质排斥在外,从而把分子大小不同的混合物分开,这种沸石材料称为分子筛。催化剂活性:催化剂效能的高低选择性:用来衡量催化剂抑制副反应能力的大小。机械强度:催化剂抗拒外力作用而不致发生破坏的能力。寿命:催化剂在使用条件下维持一定活性水平的时间(单程寿命);每次活性下降后经再生又恢复到许可活性水平的累计时间(总寿命)。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 *100%。空速:在流动体系中,物料的流速(单位时间的体积或质量)/催化剂的体积 就是体积或者质量空速。时空得率:每小时每升催化剂所得产物的量(STY )
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 *100%。
活性中心:催化剂表面结构中某些特定的原子结构(经典催化理论)、电荷密度、几何形貌,对特定化学反应才具有催化能力的部位。中毒:原料中极微量的杂质导致催化剂活性迅速下降的现象。积碳:以有机物为原料的化工反应,常见的副反应,包括碳化物中元素碳的析出或沉积于催化剂上。烧炭:即除碳,是积碳反应的逆反应,这是以水使碳企划而消去的水煤
气反应,若改用氧气,也可生成谈的氧化物而消去碳。
1举例说明催化剂在国计民生中的作用?答:如:合成氨催化剂合成NH3工业,对于世界农业的发展乃至对人类物质文明的进步,都是具有重大历史意义的事件。NH3是世界上最大的工业合成化学品之一,主要作为肥料,正式合成氨铁系催化剂的发展和应用,才实现了用工业的方法从空气中固定氮,进而廉价的得到氮。最初的合成NH3选气工艺利用水电解或者利用水煤气置换制氢,成本昂贵。随着天然气或者石脑油(轻油)水蒸气转化制氢。催化剂的开发,是合成NH3工业得到廉价的氢来源,早期合成氨原料气净化,用铜氨液吸收脱除CO ,流程复杂,成本昂贵。生产环境条件差,在CO 低温交换和用烧化催化剂开发成功后,采用甲烷化法脱除CO 和CO2,各种问题迎刃而解。许多类似的事例都说明,没有催化剂领域科学和技术的进步,变不会有合成氨工业的今日面貌。
2催化剂的基本特点:能加快反应速率,本身并不进入化学反应的计量;对反应类型、反应方向、产物的结构具有选择性;只能加速热力学上可能进行的化学反应;只能改变化学反应速率不能改变化学平衡的位置;对正反应方向有效地催化剂对你反应方向也有效。3催化剂的分类:按聚集和状态分为气液固;按化学键分为金属件、等极键、离子键、配位键;按元素周期分为主族元素、过渡元素;按催化剂组成及使用功能分为金属、半导体氧化物和硫化物、绝缘性氧化物、酸;按工艺与工程特点分为多想固体催化剂、均相配合催化剂、酶催化剂。4多项固体催化剂:催化剂和反应物处于不同相,催化剂为固体,气-固相催化剂和液-固相催化剂,从化学成分上看,这类工业催化剂主要含有金属、金属氧化物或硫化物、复合氧化物、固体酸、碱盐等,以无机物构建其基本材质,包括主催化剂(起催化作用的根本性物质)、共催化剂(能和前者同时起催化作用的组分)、助催化剂(提高主催化剂活性、选择性,改善催化剂耐热性、抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分)、载体(增大表面积,提高耐热性和机械强度,有时还能担任共催化剂和助催化剂的角色);其他如稳定剂、抑制剂等。5固体非均相催化剂的优缺点。优点:气液相产物易与固体相催化剂分离;满足其他操作过程,仅需要简单的设备设计和有限的操作,催化剂耐热性能好,过程易于控制,产品质量高。缺点:多相催化剂机理复杂,相间现象变得复杂,扩散和吸收、吸附等所有因素对反应速率起着重要作用,表面反应机理的分析十分困难。6均相配合物催化剂的化学组成及优缺点。化学组成:由中心金属M 和环绕在其周围的许多其他离子或中性分子(配位体)组成。优点:催化机理易于表征;不受相间扩散影响,活性较高。缺点:催化剂分离回收困难;需要稀有贵重金属;热稳定性差;对反应器腐蚀严重7催化剂活性评价中如何排除内扩散的影响?多相催化反应机理?答:排除内扩散影响的最好办法是通过不太复杂的试验来确定cat 粒度。对于一个选定的反应器,改变评价cat 的颗粒大小,测定其反应速率。如果不存在内扩散控制,其反应速率保持不变。改变孔径,增大目数,使cat 颗粒直径变小。反应机理 起始原料通过边界层向催化剂表面扩散;起始原料向孔的扩散;孔内表面反应物的吸附;催化剂表面上的化学反应;催化剂表面产物的脱附;离开孔产物的扩散;脱离催化剂通过边界层向气相中的产物扩散。8酶催化剂特点 高催化效率;选择性高;反应条件温和;可自动调剂活性9催化剂的工业制造方法:沉淀法、浸渍法、混合法、热熔融法、离子交换法。工业上对催化剂的要求 催化效率高;催化选择性好;廉价易得;环保、无毒、耐磨损、不易中毒10沉淀法分类:单组份沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法、浸渍沉淀法、导晶沉淀法。 共沉淀法:是将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的一种方法。其特点是一次可以同时获得几个催化剂组分的混合物,而且各组分之间的比例较为恒定,分布也比较均匀,分散性和均匀性好。两种以上金属盐溶液→混合→氢氧化钠+碳酸钠→沉淀→形成非晶形沉淀→洗涤→干燥→焙烧→研磨→成型→活化→催化剂。11为什么一般采用硝酸盐提供无机催化剂材料所需阳离子。绝大多数硝酸盐都可溶于水,并可方便地由硝酸与对应的金属或其氧化物、氢氧化物、碳酸盐反应制得。12常用沉淀剂有哪些,它的选择原则是什么?常用沉
淀剂有氨气、碳酸铵等铵盐,选择原则:尽可能是用易分解挥发的沉淀剂;形成的沉淀物要便于过滤和洗涤;溶解度要大;沉淀物溶解度很小;必须无毒。13影响沉淀生成的因素?浓度、温度、ph 值、加料方式、搅拌速度。浓度必须达到过饱和度;一般情况,晶核生长速度岁温度升高出现极大值;常用碱性物质做沉淀剂,所以受ph 值影响;加料顺序、搅拌使浓度均匀。14什么是沉淀的陈化,什么时候采用陈化操作,其意义是什么?陈化:沉淀在其形成之后发生的一切不可逆变化称为沉淀的陈化。在晶型催化剂的制备过程中,沉淀的陈化对催化剂性能的影响显著。意义:基本消除细晶体,获得了颗粒大小均匀的粗晶体,空隙结构和表面积也发生了变化,由于粗晶体总面积较小,吸附杂质较少,在细晶体中的杂质也随溶解过程转入溶液。15对催化剂焙烧的目的,温度的选择目的及作用:通过物料的热分解,除去化学结合水和挥发性物质,使之转化为所需要的化学成分;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;让微粒适度烧结,提高产品的机械强度。焙烧温度:下线取决于干燥后物料中氢氧化物、硝酸盐、碳酸盐、铵盐之类易分解化合物的分解温度,上线结合焙烧时间一并考虑。16浸渍法举例说明浸渍法制备催化剂的步骤,并说明浸渍法的优点?浸渍法是将载体放进含有活性物质(或连同助催化剂)的液体(或气体)中浸渍,达到浸渍平衡后,将剩余的液体除去,再进行干燥、焙烧、活化等与沉淀法相近的后处理。生产流程:载体的沉淀→洗涤、干燥→载体的成型→用活性组分溶液浸渍→干燥→分解(焙烧)→活化(还原) →负载型金属催化剂。优点:可用既成外形与尺寸的载体,省去催化剂成型的步骤;可选合适载体,提供催化剂所需物理结构特性;负载组分多数情况下仅仅分布在载体表面上,利用率高、用量少、成本低。17浸渍法的分类及各类的操作要点?过量浸渍法 将载体浸入到过量的浸渍溶液中,待吸附平衡后沥去过剩溶液,干燥活化后得到催化剂成品。等体积浸渍法 将需要量的活性物质配成水溶液,然后将一定量的载体浸渍其中,采用喷雾法。多次浸渍法 重复多次的浸渍、干燥和焙烧。浸渍沉淀法 先浸渍后沉淀。流化喷洒浸渍法。蒸汽相浸渍法。18以合成氨催化剂为例,说明用热熔融法制备熔铁催化剂的性能影响因素?答:例:向粉碎过的电解铁中加入作为催进剂的Al2O3, 、石灰、氧化铁等氧化物粉末,充分混合,然后装入细长的耐火瓷舟中,在900—950摄氏度温度下,置于H2或N2的气流中烧结。再向这种烧结试样中,按需要量均匀注入浓度为20%的硝酸钾溶液,吹氧燃烧熔融。熔融时,上述原料必须逐步少量加入,操作反复进行。影响因素:催化剂原料的性质和助剂配方外,熔炼温度、熔炼次数、环境气氛、熔浆冷却速度。19树脂活化方法:将树脂装入离子交换柱中,对阳离子交换树脂注入比树脂交换容量大为过量的5%盐酸;对阴离子交换树脂注入比树脂交换容量大为过量的5%苛性钠;酸盐处理后用蒸馏水水洗。20催化剂的形状对催化剂的哪些性能会产生影响?固定床、移动床、流化床和悬浮床等对催化剂有什么要求?1)会对催化剂的活性、选择性、强度、阻力等性能;2)固定床用催化剂:其强度、粒度、允许范围较大,可以在比较广的条件范围内操作。移动床用催化剂:由于催化剂需不断移动,机械强度要求高,形状通常为无角的小球。流化床用催化剂:为了保持稳定的流化状态,催化剂必须具有良好的流动性能,所以,流化床常用直径为20~150μm 或更大直径的微球颗粒。悬浮床层催化剂:为了在反应时使催化剂颗粒在液体中易悬浮循环流动,通常用微米级至毫米级的球形颗粒。21固体催化剂成型的选择应该考虑哪些因素在?1). 成型前物料的物理性质;2)成型后催化剂的物理、化学性质;22固体催化剂有几种成型方法?1)压片成型;2)挤条成型; 3)油中成型; 4) 喷雾成型; 5)转动成型。23简述Y 型和ZSM-5型分子筛的制备方法?1)通常生产Y 型分子筛所用的硅酸钠是模数(即S2O3/Na2O摩尔比)3.0~3.3的浓度较高的工业水玻璃,用时稀释。偏铝酸钠、氢氧化钠与水玻璃反应生成硅铝酸钠,称为成胶。成胶后的硅铝酸钠胶粒一定温度和时间晶化成晶体,再洗涤晶体即得Y 型分子筛。2)将硫酸钠、氯化钠、硫酸铝、以及硅酸钠等按一定配比和加料方式,加入热压釜中,反应保持一定的时间和温度,凝胶、结晶、洗涤、焙
烧后,得钠型的NaZSM-5分子筛。24表示固体催化剂宏观物理性能参数有哪些?1)颗粒直径及粒径分布;2)机械强度; 3) 抗毒稳定性; 4) 比表面积与孔结构。25表示固体催化剂微观物理性能的参数有哪些?
表面活性;2)金属粒子大小及其分布;3)晶体物相(晶相);4)晶胞参数;5)结构缺陷;
6) 催化剂表面的化合价态及电子状态、电学和磁学性质。26催化剂活性测定方法分为流动法和静态法,二者区别?流动发的反应系统是开放的,供料连续或半连续。静态法的反应系统是封闭的,供料不连续。27积分反应器的优缺点,微分反应器的优缺点?积分反应器:优点,与工业反应器甚相接近,且常常是后者的按比例缩小,对某些反应可以较方便的得到cat 评价数据的直观结果。缺点,热效应大,反映床层轴向和径向温度不均一和恒定,反应速率数据可比性较差。微分反应器优点:(1)热效应小,易达温要求,反应器中组成的浓度沿催化床的变化很小,一般可以看作是恒定,故在整个催化剂反映床层中反应温度可以看作恒定,可以从实验上直接测到与确定温度相对应的反应速率。(2)反应器的构造相对简单。缺点(1)所得数据常是初速。(2)分析要求精度高。
28无梯度反应器优点:可以直接而又准确的求出反应速率数据。按气体的流动方式分为外循环式、连续搅拌釜式、内循环式三类。29评价和比较催化剂(cat )抗毒稳定性的方法?
(1)在反应气其相中加入一定浓度的毒物,使催化剂中毒,而后换用纯净原料进行试验,视其活性和选择性能否恢复,若为可可逆中毒,可观察到一定程度的恢复。(2)在反映气象中逐量加入有关毒物至活性和选择性维持在给定的水准上,视能加入毒物的最高浓度。(3)将中毒后的催化剂通过再生处理,视其选择性和活性恢复的程度,永久性(不可逆)中毒无法再生。30常用的测定总比表面积的方法有哪两种?(1)BET 法(2)色谱法 测定活性比表面积的方法有化学吸附法和色谱法。31经典的BET 法的依据是什么模型?该模型的假设是什么?经典的BET 法的依据模型是理想吸附(或称兰格缪吸附)的物理模型。假设:(1)固体表面上各个吸附位置从能量角度而言都是等同的,吸附时放出的吸附热是相同的。(2)每个吸附位置只能吸附一个顶点,而已吸附质点之间的作用力则认为可以忽略。32通常将催化剂中的孔按照孔径大小分为三个部分,孔半径小于10mm 为细孔,10~200mm为粗孔,大于200mm 为大孔。大孔可用光学显微镜直接观察和压贡法直接测定,气体可用气体吸附法。33电子显微镜在催化剂研究中的应用有哪些?用电子显微镜可观察到催化剂外观形貌,进行颗粒度的测定和晶体结构的分析,同时还可研究高聚物的结晶,催化剂的组成与形态以及高聚物的生长过程,齐格勒—纳塔体系的催化剂晶粒大小,晶体缺陷等。34X —射线结构分析在催化剂研究中的应用有哪些?在催化剂研究中主要用于测定晶体物质的组成,晶胞常数和微晶大小,也有用于比表面积和平均孔径及粒子大小分布的辅助测定,x 射线荧光分析还用于元素的定性或半定量来那个分析。35热重曲线上阶梯的位置,高度和斜度各表示什么?阶梯位置:失重顺序 高度:失重比例 斜度:失重速率。36阐述工业催化剂开发经历的步骤? 资料准备——催化剂参考样品的剖析——配方筛选——小试——扩大实验——(中型制备试验——中型评价实验)——新型催化剂的工业生产,试用和换代开发。37画出dowden 建议设计的催化剂设计程序图:靶反应-化学计量分析-热力学分析-分子反应机理-表面反应机理-反应通道-催化剂性质-催化剂材料-推荐的催化剂。38元素周期表中的过渡金属元素常作为催化剂活性组分和助催化剂使用,请说明为什么?“d 区”过渡金属在催化剂中有最为成功的应用,其元素的原子最外层电子为d 层原子轨道结构,尤其是7族,常被人们称为催化金属族。“s ”区过渡金属中的IA 族碱金属,由于在催化条件下易于成离子状态,常作为助催化剂使用。39举例说明主催化剂选择的半经验规则:对于某一催化反应或是某些类型的若干催化反应的研究发现了不同催化剂所显示的活性呈现有规律的变化(例如 稀土元素对环己烷脱氢的催化活性随元素中4f 电子数增加而升高),把这些局部经验所得的规律性作为“样本”,通常就不必在酸碱催化的样本中寻找催化剂。40助催化剂分类及选择原
则:调变性助催化剂 强化主催化剂的优点,而克服其缺点。结构性助催化剂 有较高熔点,在使用条件下是稳定的,最好不易被还原成金属;对催化反应是惰性的;不与活性组分发生化学反应41催化剂载体选择时应考虑的因素有哪些?答:(1)化学方面:比活性,活性组分间的相互作用,cat 失活和反应物或溶剂无相互作用。(2)物理方式:比表面积,孔隙率,颗粒尺寸与形状,机械稳定性,热稳定性,堆密度,活性相稀释,可分离等。42用数学模拟方法与催化剂使用技术的密切结合,工业催化剂的操作设计可以解决哪几方面的问题?答:
(1)工业催化反应器操作分析及其优化(2)进行催化反应器的性能核算(3)催化剂寿命预报 (4)更换催化剂的经济评价。43为什么有时要对催化剂进行钝化操作?答:处于活化态的金属催化剂,在停车卸出前,有时需要进行钝化。否则,可能因卸出催化剂突然接触空气而氧化,剧烈升温,引起异常升温或燃烧爆炸。44催化剂失活的原因有哪些?答:主要是玷污、烧结、积碳、组分流失和中毒。45什么是化学型中毒?什么是选择性中毒?答:化学型毒物:毒物比反应物能够更强烈地吸附在催化剂活性中心上,由于毒物的吸附导致反应速率的迅速下降,这个过程是由于毒物和催化剂活性中心形成较强化学键,从而改变了表面的电子状态,甚至形成一种稳定的,无活性的新化合物。选择性毒物:有些催化剂毒物不是损害催化剂的活性,而是使催化剂对复杂反应的选择性变坏。46选择主催化剂从“活性样本”推断的基本思路是什么?答:从过去到至今,对于某一催化反应或是某一些类型的若干催化反应的研究(如氧化还原反应,取代反应等),常常发现不同催化剂所显示的活性,显现有规律的变化,因为我们要着手设计的催化反应,与过去已经研究过的某些催化反应有某种类似之处,因此把这种局部经验或规律当作“活性样本”,以提供一个催化活性的定性概念,这可以缩小范围,减少实验工作量。47调变性助催化剂及其选择的原则?答:调变性助催化剂能在一定范围内改变主催化剂的本证活性和选择性。选择原则:强化主催化剂的优点,而克服其缺点。48. 简述焙烧在cat 制备中所起的作用?答:(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等),使之转化为所需要的化学成分,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。49. 防止工业催化剂衰退的对策:在不引起衰退的条件下使用;增加催化剂自身的耐久性;衰退催化剂的再生再生的方法:催化剂在反应过程中连续的再生;反应后再生;采取以再生催化剂的反应条件
1. 多相固体催化剂:是目前石油化学等工业中使用比例最高的催化剂,其中包括气-固相催化剂和液-固相催化剂,前者前者应用更广泛。从化学成分上看,这类工业催化剂主要含有金属, 金属氧化物或硫化物,复合氧化物,固体酸,碱,盐等,以无机物构建其基本材质。
2. 助催化剂:是催化剂中具有提高主催化剂活性,选择性,改善催化剂的耐热性,抗毒性,机械强度和寿命等性能的组分。虽然助催化剂本身并无活性,但只要在催化剂中添加少量助催化剂,即可明显达到改进催化剂性能的目的。
3. 助催化剂通常分为以下几种:
①结构助催化剂:能使催化剂活性物质粒度变小,表面积增大,防止或延缓因烧结而降低活性等。
②电子助催化剂:由于合金化使空d 轨道发生变化,通过改变主催化剂的电子结构提高活性和选择性。
③晶格缺陷助催化剂:使活性物质晶面的原子排序无序化,通过增大晶格缺陷浓度提高活性。
4. 共沉淀法:将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的一种方法。
5. 均匀沉淀法:即先使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合,预先造成一种十分均匀的体系,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等方式,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。
6. 均相配合物催化剂:在化学组成上是由通常所称的中心金属M 和环绕在其周围的许多其他离子和中性分子(即配位体)组成。
7. 浸渍沉淀法:是在普通浸渍的基础上辅以沉淀法发展起来的一种新方法,即待盐溶液浸渍操作完成之后,再加沉淀剂,而使待沉淀组分沉淀积在载体上。
8. 过量浸渍法:将载体浸入过量的浸渍溶液中(浸渍液体体积超过载体可吸收体积),待吸附平衡后,沥去过剩溶液,干燥,活化后得催化剂成品。
9. 离子交换法:是借用离子交换剂作为载体,以阳离子的形式引入活性组分,制备高分散,大比表面积,均匀分布的附载型金属或金属离子催化剂。
10. 积分反应器:即一般实验室常见的微型管式固定床反应器。
11. 催化剂中毒:原料中极微量的杂质导致催化剂活性迅速下降的现象。
12. 催化活性中心:催化剂表面结构中某些特定的原子结构(经典催化理论)、电荷密度、几何形貌,对特定化学反应才具有催化能力的部位。
13. 催化剂积碳:即除碳,是积碳反应的逆反应,这是以水使碳企划而消去的水煤气反应,若改用氧气,也可生成谈的氧化物而消去碳。
14. 催化剂活化是指在装填催化剂后,在使用前为了使催化剂具有一定的催化功能而进行的处理过程。
15. 催化剂活性:是指催化剂的效能(改变化学反应速度能力)的高低,是任何催化剂最重要的性能指标。
16. ①催化剂的宏观物理结构:主要是指与催化剂孔结构及表面结构有关的物理性质,如孔容,孔径分布,比表面积等。
②催化剂的微观物理结构:主要指催化剂的晶相结构,结构缺陷以及某些功能组分微粒的粒径尺寸等。
17. 工业催化剂的全新开发:即这一催化过程以前是没有的,必须设计一种新的催化剂,使这一催化过程能有效的进行,并具有工业使用价值。
18. 催化剂活性评价:衡量催化剂的质量与效率,集中起来是活性,选择性和使用寿命这三项综合指标。还要从催化剂的机械强度,抗毒性,几何物理性质,宏观和微观的物理结构,经济性能等各方面来综合地衡量。
19. 晶胞常数:晶体中对整个晶体具有代表性的最小的平行六面体称为晶胞,这个平行六面体的边长是一定的,即晶胞常数。
20. 中性评价试验:在小试和工业生产之间必须进行的放大实验。催化剂的装填量应介于微小型评价装置与大型工业装置之间,催化反应的原料应与工业大装置一致。
1. 多相固体催化剂:是目前石油化学等工业中使用比例最高的催化剂,其中包括气-固相催化剂和液-固相催化剂,前者前者应用更广泛。从化学成分上看,这类工业催化剂主要含有金属, 金属氧化物或硫化物,复合氧化物,固体酸,碱,盐等,以无机物构建其基本材质。
2. 助催化剂:是催化剂中具有提高主催化剂活性,选择性,改善催化剂的耐热性,抗毒性,机械强度和寿命等性能的组分。虽然助催化剂本身并无活性,但只要在催化剂中添加少量助催化剂,即可明显达到改进催化剂性能的目的。
3. 助催化剂通常分为以下几种:
①结构助催化剂:能使催化剂活性物质粒度变小,表面积增大,防止或延缓因烧结而降低活性等。
②电子助催化剂:由于合金化使空d 轨道发生变化,通过改变主催化剂的电子结构提高活性和选择性。
③晶格缺陷助催化剂:使活性物质晶面的原子排序无序化,通过增大晶格缺陷浓度提高活性。
4. 共沉淀法:将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的一种方法。
5. 均匀沉淀法:即先使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合,预先造成一种十分均匀的体系,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等方式,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。
6. 均相配合物催化剂:在化学组成上是由通常所称的中心金属M 和环绕在其周围的许多其他离子和中性分子(即配位体)组成。
7. 浸渍沉淀法:是在普通浸渍的基础上辅以沉淀法发展起来的一种新方法,即待盐溶液浸渍操作完成之后,再加沉淀剂,而使待沉淀组分沉淀积在载体上。
8. 过量浸渍法:将载体浸入过量的浸渍溶液中(浸渍液体体积超过载体可吸收体积),待吸附平衡后,沥去过剩溶液,干燥,活化后得催化剂成品。
9. 离子交换法:是借用离子交换剂作为载体,以阳离子的形式引入活性组分,制备高分散,大比表面积,均匀分布的附载型金属或金属离子催化剂。
10. 积分反应器:即一般实验室常见的微型管式固定床反应器。
1、催化剂的基本活性有:①催化剂能够加快化学反效应速率,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化学反应,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、为什么沉淀陈化对所制备催化剂性能有显著影响?
因为在陈化过程中,沉淀物与母液一起放置一段时间后(必要时保持一定温度)时,由于细小晶体比粗大晶体溶解度大,溶液对于大晶体而言已达到饱和状态,而对于细晶体尚未饱和,于是细晶体逐渐溶解,并沉积于粗晶体上。如此反复溶解、沉淀的结果,基本上消除了细晶体,获得了颗粒大小较为均匀的粗晶体。此外,孔隙结构和表面积也发生了相应的变化。而且,由于粗晶体总面积较小,吸附杂质较小,在细晶体中的杂志也随溶解过程转入溶液。某些新鲜的无定形或胶体沉淀,在陈化过程中逐步转化而结晶也是可能的。例如分子筛、水合氧化铝等的陈化,即是这种转化最典型的实例。
3、催化剂活性评价中排除内扩散影响的最好办法是通过不太复杂的实验来确定。对于一个选定的反应器,改变待评价催化剂的颗粒大小,测定其反应速率。如果不存在内扩散控制,其反应速率将保持不变。
4、选择主催化剂(活性组分)时从“几何对应性”推断的基本思路是什么?
催化剂的几何结构对活性有影响,在许多年前就已被认识到。此后曾据此逐步形成多位理论,这是一种描述催化剂表面结构与反应物分子结构间关系的一种早期“物理模型”的理论。多位理论的基本观点是,被吸附的质点的键长应和催化剂晶格参数相一致。这一理论能说明许多催化作用,但亦有许多催化作用它无法说明,可能的原因之一是,催化剂的表层数据很容易从有关手册中查到,非常方便,不像上述吸附热那样需要专门通过实验测定,因而该多位理论常被采用。
从“电子态效应”推断:根据电子态效应来推断催化剂活性,是基于“晶体场”和“配位场”理论的计算结果。该理论认为,中心离子的电子层结构在晶体场(或配位场)的作用下,引起轨道能级的分裂,从这个角度可以解释过渡金属化合物的一些性质。配位场理论,不仅考虑到中心离子与配为体之间的静电效应,还考虑到它们之间的共价性质。
5、调变性助催化剂及其选择性原则:调变性助催化剂能在一定范围内改变助催化剂的本征活性和选择性。通常,在选择这种助催化剂前,已经对主催化剂做过选择,做过少数实验,大致了解到一至数种主催化剂的优点和缺点。选择助催化剂的原则是,强化主催化剂的优点,而克服其缺点。
6、焙烧的目的是: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),使之转化为所需要的化学成分,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。
7、论述防止工业催化剂衰退的对策:(1)在不引起衰退的条件下使用;(2)增加催化剂自身的耐久性;(3)衰退催化剂进行再生。再生的方法主要有:①催化剂在反应过程中连续地再生;②反应后再生;③采用容易再生催化剂的反应条件。以上所述的,仅仅是有关催化剂活性衰退的一般对策,当然每种催化剂有其本身的规律,必须“对症下药”才能很好地解决催化剂的活性稳定和长周期使用的问题。
8、多相固体催化剂的基本构成组分有: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(例如稳定剂、抑制剂等)。
9、催化剂宏观物理性质测定的主要内容是:颗粒直径及粒径分布、机械强度测定、催化剂的抗毒稳定性及其测定、比表面积测定与孔结构表征。
10、主催化剂(活性组分)选择时,从“吸附和吸附热”推断催化活性的基本观点是:一般认为,多相催化反应中,反应物在催化剂作用下转变成生成物的过程可以分成下面几个步骤:①反应气体通过扩散接近催化剂;②反应气体和催化剂表面发生相互作用,也即发生化学吸附;③由于吸附,反应物分子的键变松弛或断裂,或同其他吸附分子相结合,在催化剂表面发生原子和分子的重排,也即发生化学反应;④新生成的分子作为生成物向气相逸散,也即产物脱附。由此可知,化学吸附是多相催化过程必经的步骤。反应物在催化剂表面上吸附成为活化吸附态,从而降低反应活化能,加快反应速率。化学吸附是固体催化剂表面活化的过程。吸附键太弱,不利于旧键的活化,而太强又不利于新键的形成。所以,当反应气体在催化剂表面上以适中的强度进行化学吸附时,其反应活性才是最好的。
11、工业催化剂使用中化学性毒物的特点和危害是:这是一种常见的毒物。毒物比反应物能够更强烈地吸附在催化剂活性中心上,由于毒物的吸附导致反应速率的迅速下降,这个过程是由于毒物和催化剂活性中心形成较强化学键从而改变了表面的电子状态,甚至形成一种稳定的、无活性的新化合物。化学吸附性的毒物可以分为两类:一类是当原料经过仔细净化后,原料中得毒物完全被除掉,已中毒的催化剂可继续使用,活性可以重新恢复的,成为暂时性毒物,这种中毒过程成为可逆中毒;另一类是使催化剂活性恢复很慢或不能完全恢复的毒物,成为永久性毒物,这个中毒过程成为不可逆中毒。升高温度时,脱附速率比吸附速率增加的快,从而中毒现象可以明显地减弱。
12、沉淀法制备催化剂中,影响沉淀形成的主要因素有:浓度,溶液中形成沉淀的首要条件之一就是其浓度超过饱和浓度;温度,溶液的过饱和度与晶核的生成和长大有直接关系,而溶液的过饱和度又与温度有关。一般来说,晶核的生长速度随温度的升高而出现极大值;pH 值,既然沉淀法常用碱性物质作沉淀剂,因此沉淀物的生成在相当程度上必然受溶液pH 值的影响,特别是制备活性高的混合物催化剂时更是如此;加料方式和搅拌强度,沉淀剂和待沉淀组分两者进行沉淀反应时,有一个加料顺序的问题,搅拌强度对沉淀的影响也是不可忽视的,不管形成何种形态的沉淀,搅拌都是必要的。综上所示,影响沉淀形成的因素是复杂的,在实际工作中,应根据催化剂性能对结构的不同要求,选择适当的沉淀条件,注意控制沉淀的类型和晶粒大小,以便得到预订结构和组成的沉淀物。
1、催化剂:起加速反应速率,控制反应方向或产物构成,而不影响化学平衡的一类作用的物质,它不在主反应的化学计量式中反映出来,即在反应中不被消耗。
2、催化作用:催化剂是一种能够改变化学反应的速率,而本身又不参与反应与最终产物的物质。
3、活化能:反应分子在反应过程中克服各种障碍,变成一种活化体,进而转化为产物分子
所需的能量。
4、阳离子交换树脂:在树脂的骨架中含有作为阳离子交换基团的磺酸基或羧基。(阴离子交换树脂类似)。
5、分子筛:具有较强的吸附能力,可以将比其孔径小的物质排斥在外,从而把分子大小不同的混合物分开,这种沸石材料称为分子筛。
6、催化剂活性:催化剂效能的高低选择性:用来衡量催化剂抑制副反应能力的大小。评价:对催化剂化学性质的考察与定量描述。(一、6)
7、机械强度:催化剂抗拒外力作用而不致发生破坏的能力。
8、寿命:催化剂在使用条件下维持一定活性水平的时间(单程寿命);每次活性下降后经再生又恢复到许可活性水平的累计时间(总寿命)。
9、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 *100%。
10、空速:在流动体系中,物料的流速(单位时间的体积或质量)/催化剂的体积 就是体积或者质量空速。
11、时空得率:每小时每升催化剂所得产物的量(STY )。
12、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 *100%。
13、活性中心:催化剂表面结构中某些特定的原子结构(经典催化理论)、电荷密度、几何形貌,对特定化学反应才具有催化能力的部位。
14、中毒:原料中极微量的杂质导致催化剂活性迅速下降的现象。
15、积碳:以有机物为原料的化工反应,常见的副反应,包括碳化物中元素碳的析出或沉积于催化剂上。
16、烧炭:即除碳,是积碳反应的逆反应,这是以水使碳企划而消去的水煤气反应,若改用氧气,也可生成谈的氧化物而消去碳。
17、离子交换法:某些催化机利用离子交换反应作为其主要制备工序的化学基础,制备这类催化剂的方法即为离子交换法
18、中型评价试验:催化剂装填量,介于微小型评价与大型工业装置之间,催化反应的原料则应与工业大装置一致。(一、8)
1催化剂的基本特点:1、能加快反应速率,本身并不进入化学反应的计量;2、对反应类型、反应方向、产物的结构具有选择性;3、只能加速热力学上可能进行的化学反应;4、只能改变化学反应速率不能改变化学平衡的位置;5、对正反应方向有效地催化剂对逆反应方向也有效。
2催化剂的分类:按聚集和状态分为气液固;按化学键分为金属件、等极键、离子键、配位键;按元素周期分为主族元素、过渡元素;按催化剂组成及使用功能分为金属、半导体氧化物和硫化物、绝缘性氧化物、酸;按工艺与工程特点分为多相固体催化剂、均相配合催化剂、酶催化剂。
3多相固体催化剂:催化剂和反应物处于不同相,催化剂为固体,气-固相催化剂和液-固相催化剂,从化学成分上看,这类工业催化剂主要含有金属、金属氧化物或硫化物、复合氧化物、固体酸、碱盐等,以无机物构建其基本材质,包括主催化剂(起催化作用的根本性物质)、共催化剂(能和前者同时起催化作用的组分)、助催化剂(提高主催化剂活性、选择性,改善催化剂耐热性、抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分)、载体(增大表面积,提高耐热性和机械强度,有时还能担任共催化剂和助催化剂的角色);其他如稳定剂、抑制剂等。 4 固体非均相催化剂的优缺点。优点:气液相产物易与固体相催化剂分离;满足其他操作过程,仅需要简单的设备设计和有限的操作,催化剂耐热性能好,过程易于控制,产品质量高。缺点:多相催化剂机理复杂,相间现象变得复杂,扩散和吸收、吸附等所有因素对反应速率起着重要作用,表面反应机理的分析十分困难。
5均相配合物催化剂的化学组成及优缺点。化学组成:由中心金属M 和环绕在其周围的许多其他离子或中性分子(配位体)组成。凡是含有两个或两个以上孤对电子或π健的分子或离子,通称为配位体(一、1)优点:催化机理易于表征;不受相间扩散影响,活性较高。缺点:催化剂分离回收困难;需要稀有贵重金属;热稳定性差;对反应器腐蚀严重。
7催化剂活性评价中如何排除内扩散的影响?多相催化反应机理?答:排除内扩散影响的最好办法是通过不太复杂的试验来确定cat 粒度。对于一个选定的反应器,改变评价cat 的颗粒大小,测定其反应速率。如果不存在内扩散控制,其反应速率保持不变。改变孔径,增大目数,使cat 颗粒直径变小。反应机理 起始原料通过边界层向催化剂表面扩散;起始原料向孔的扩散;孔内表面反应物的吸附;催化剂表面上的化学反应;催化剂表面产物的脱附;离开孔产物的扩散;脱离催化剂通过边界层向气相中的产物扩散。
8酶催化剂特点 高催化效率;选择性高;反应条件温和;可自动调剂活性。
9催化剂的工业制造方法:沉淀法、浸渍法、混合法、热熔融法、离子交换法。工业上对催化剂的要求 催化效率高;催化选择性好;廉价易得;环保、无毒、耐磨损、不易中毒。 10沉淀法分类:单组份沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法、浸渍沉淀法、导晶沉淀法。共沉淀法:是将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的一种方法。其特点是一次可以同时获得几个催化剂组分的混合物,而且各组分之间的比例较为恒定,分布也比较均匀,分散性和均匀性好。两种以上金属盐溶液→混合→氢氧化钠+碳酸钠→沉淀→形成非晶形沉淀→洗涤→干燥→焙烧→研磨→成型→活化→催化剂。
11为什么一般采用硝酸盐提供无机催化剂材料所需阳离子。绝大多数硝酸盐都可溶于水,并可方便地由硝酸与对应的金属或其氧化物、氢氧化物、碳酸盐反应制得。
12常用沉淀剂有哪些,它的选择原则是什么?常用沉淀剂有氨气、碳酸铵等铵盐,选择原则:尽可能是用易分解挥发的沉淀剂;形成的沉淀物要便于过滤和洗涤;溶解度要大;沉淀物溶解度很小;必须无毒。
13影响沉淀生成的因素?浓度、温度、ph 值、加料方式、搅拌速度。浓度必须达到过饱和度;一般情况,晶核生长速度岁温度升高出现极大值;常用碱性物质做沉淀剂,所以受ph 值影响;加料顺序、搅拌使浓度均匀。(三、1)
14什么是沉淀的陈化,什么时候采用陈化操作,其意义是什么?陈化:沉淀在其形成之后发生的一切不可逆变化称为沉淀的陈化。在晶型催化剂的制备过程中,沉淀的陈化对催化剂性能的影响显著。意义:基本消除细晶体,获得了颗粒大小均匀的粗晶体,空隙结构和表面积也发生了变化,由于粗晶体总面积较小,吸附杂质较少,在细晶体中的杂质也随溶解过程转入溶液。
15对催化剂焙烧的目的,温度的选择目的及作用:通过物料的热分解,除去化学结合水和挥发性物质,使之转化为所需要的化学成分;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;让微粒适度烧结,提高产品的机械强度。(二、2)焙烧温度:下线取决于干燥后物料中氢氧化物、硝酸盐、碳酸盐、铵盐之类易分解化合物的分解温度,上线结合焙烧时间一并考虑。
16浸渍法举例说明浸渍法制备催化剂的步骤,并说明浸渍法的优点?浸渍法是将载体放进含有活性物质(或连同助催化剂)的液体(或气体)中浸渍,达到浸渍平衡后,将剩余的液体除去,再进行干燥、焙烧、活化等与沉淀法相近的后处理。生产流程:载体的沉淀→洗涤、干燥→载体的成型→用活性组分溶液浸渍→干燥→分解(焙烧)→活化(还原) →负载型金属催化剂。优点:可用既成外形与尺寸的载体,省去催化剂成型的步骤;可选合适载体,提供催化剂所需物理结构特性;负载组分多数情况下仅仅分布在载体表面上,利用率高、用量少、成本低。(四、1)
17浸渍法的分类及各类的操作要点?过量浸渍法 将载体浸入到过量的浸渍溶液中,待吸附
平衡后沥去过剩溶液,干燥活化后得到催化剂成品。等体积浸渍法 将需要量的活性物质配成水溶液,然后将一定量的载体浸渍其中,采用喷雾法。多次浸渍法 重复多次的浸渍、干燥和焙烧。(四、1)浸渍沉淀法:先浸渍后沉淀(定义:在普通浸渍法的基础上辅以沉淀法发展起来的一种新方法,即待盐溶液浸渍操作完成之后,再加沉淀剂,而使待沉淀组分沉积在载体上。(一、4)流化喷洒浸渍法。蒸汽相浸渍法。
18以合成氨催化剂为例,说明用热熔融法制备熔铁催化剂的性能影响因素?答:例:向粉碎过的电解铁中加入作为催进剂的Al2O3, 、石灰、氧化铁等氧化物粉末,充分混合,然后装入细长的耐火瓷舟中,在900—950摄氏度温度下,置于H2或N2的气流中烧结。再向这种烧结试样中,按需要量均匀注入浓度为20%的硝酸钾溶液,吹氧燃烧熔融。熔融时,上述原料必须逐步少量加入,操作反复进行。影响因素:催化剂原料的性质和助剂配方外,熔炼温度、熔炼次数、环境气氛、熔浆冷却速度。
19树脂活化方法:将树脂装入离子交换柱中,对阳离子交换树脂注入比树脂交换容量大为过量的5%盐酸;对阴离子交换树脂注入比树脂交换容量大为过量的5%苛性钠;酸盐处理后用蒸馏水水洗。
20催化剂的形状对催化剂的哪些性能会产生影响?固定床、移动床、流化床和悬浮床等对催化剂有什么要求?1)会对催化剂的活性、选择性、强度、阻力等性能;2)固定床用催化剂:其强度、粒度、允许范围较大,可以在比较广的条件范围内操作。移动床用催化剂:由于催化剂需不断移动,机械强度要求高,形状通常为无角的小球。流化床用催化剂:为了保持稳定的流化状态,催化剂必须具有良好的流动性能,所以,流化床常用直径为20~150μm 或更大直径的微球颗粒。悬浮床层催化剂:为了在反应时使催化剂颗粒在液体中易悬浮循环流动,通常用微米级至毫米级的球形颗粒。
21固体催化剂成型的选择应该考虑哪些因素在?1). 成型前物料的物理性质;2)成型后催化剂的物理、化学性质。
22固体催化剂有几种成型方法?1)压片成型;2)挤条成型; 3)油中成型; 4) 喷雾成型;
5)转动成型。
23简述Y 型和ZSM-5型分子筛的制备方法?1)通常生产Y 型分子筛所用的硅酸钠是模数(即S2O3/Na2O摩尔比)3.0~3.3的浓度较高的工业水玻璃,用时稀释。偏铝酸钠、氢氧化钠与水玻璃反应生成硅铝酸钠,称为成胶。成胶后的硅铝酸钠胶粒一定温度和时间晶化成晶体,再洗涤晶体即得Y 型分子筛。2)将硫酸钠、氯化钠、硫酸铝、以及硅酸钠等按一定配比和加料方式,加入热压釜中,反应保持一定的时间和温度,凝胶、结晶、洗涤、焙烧后,得钠型的NaZSM-5分子筛。
24表示固体催化剂宏观物理性能参数有哪些?1)颗粒直径及粒径分布;2)机械强度; 3) 抗毒稳定性; 4) 比表面积与孔结构。(二、3)
25表示固体催化剂微观物理性能的参数有哪些?表面活性;2)金属粒子大小及其分布;3)晶体物相(晶相);4)晶胞参数;5)结构缺陷;6) 催化剂表面的化合价态及电子状态、电学和磁学性质。
26催化剂活性测定方法分为流动法和静态法,二者区别?流动发的反应系统是开放的,供料连续或半连续。静态法的反应系统是封闭的,供料不连续。
27积分反应器的优缺点,微分反应器的优缺点?积分反应器:优点,与工业反应器甚相接近,且常常是后者的按比例缩小,对某些反应可以较方便的得到cat 评价数据的直观结果。缺点,热效应大,反映床层轴向和径向温度不均一和恒定,反应速率数据可比性较差。微分反应器优点:(1)热效应小,易达温要求,反应器中组成的浓度沿催化床的变化很小,一般可以看作是恒定,故在整个催化剂反映床层中反应温度可以看作恒定,可以从实验上直接测到与确定温度相对应的反应速率。(2)反应器的构造相对简单。缺点(1)所得数据常是初
速。(2)分析要求精度高。
28无梯度反应器优点:可以直接而又准确的求出反应速率数据。按气体的流动方式分为外循环式、连续搅拌釜式、内循环式三类。
29评价和比较催化剂(cat )抗毒稳定性的方法?(1)在反应气其相中加入一定浓度的毒物,使催化剂中毒,而后换用纯净原料进行试验,视其活性和选择性能否恢复,若为可可逆中毒,可观察到一定程度的恢复。(2)在反映气象中逐量加入有关毒物至活性和选择性维持在给定的水准上,视能加入毒物的最高浓度。(3)将中毒后的催化剂通过再生处理,视其选择性和活性恢复的程度,永久性(不可逆)中毒无法再生。
30常用的测定总比表面积的方法有哪两种?(1)BET 法(2)色谱法 测定活性比表面积的方法有化学吸附法和色谱法。
31经典的BET 法的依据是什么模型?该模型的假设是什么?经典的BET 法的依据模型是理想吸附(或称兰格缪吸附)的物理模型。假设:(1)固体表面上各个吸附位置从能量角度而言都是等同的,吸附时放出的吸附热是相同的。(2)每个吸附位置只能吸附一个顶点,而已吸附质点之间的作用力则认为可以忽略。
32通常将催化剂中的孔按照孔径大小分为三个部分,孔半径小于10mm 为细孔,10~200mm为粗孔,大于200mm 为大孔。大孔可用光学显微镜直接观察和压贡法直接测定,气体可用气体吸附法。
33电子显微镜在催化剂研究中的应用有哪些?用电子显微镜可观察到催化剂外观形貌,进行颗粒度的测定和晶体结构的分析,同时还可研究高聚物的结晶,催化剂的组成与形态以及高聚物的生长过程,齐格勒—纳塔体系的催化剂晶粒大小,晶体缺陷等。
34 X —射线结构分析在催化剂研究中的应用有哪些?在催化剂研究中主要用于测定晶体物质的组成,晶胞常数和微晶大小,也有用于比表面积和平均孔径及粒子大小分布的辅助测定,x 射线荧光分析还用于元素的定性或半定量来那个分析。
35热重曲线上阶梯的位置,高度和斜度各表示什么?阶梯位置:失重顺序 高度:失重比例 斜度:失重速率。
36阐述工业催化剂开发经历的步骤? 资料准备——催化剂参考样品的剖析——配方筛选——小试——扩大实验——(中型制备试验——中型评价实验)——新型催化剂的工业生产,试用和换代开发。
37画出dowden 建议设计的催化剂设计程序图:靶反应-化学计量分析-热力学分析-分子反应机理-表面反应机理-反应通道-催化剂性质-催化剂材料-推荐的催化剂。
38元素周期表中的过渡金属元素常作为催化剂活性组分和助催化剂使用,请说明为什么?“d 区”过渡金属在催化剂中有最为成功的应用,其元素的原子最外层电子为d 层原子轨道结构,尤其是7族,常被人们称为催化金属族。“s ”区过渡金属中的IA 族碱金属,由于在催化条件下易于成离子状态,常作为助催化剂使用。
39举例说明主催化剂选择的半经验规则:对于某一催化反应或是某些类型的若干催化反应的研究发现了不同催化剂所显示的活性呈现有规律的变化(例如 稀土元素对环己烷脱氢的催化活性随元素中4f 电子数增加而升高),把这些局部经验所得的规律性作为“样本”,通常就不必在酸碱催化的样本中寻找催化剂。
40助催化剂分类及选择原则:调变性助催化剂 强化主催化剂的优点,而克服其缺点。结构性助催化剂 有较高熔点,在使用条件下是稳定的,最好不易被还原成金属;对催化反应是惰性的;不与活性组分发生化学反应
41催化剂载体选择时应考虑的因素有哪些?答:(1)化学方面:比活性,活性组分间的相互作用,cat 失活和反应物或溶剂无相互作用。(2)物理方式:比表面积,孔隙率,颗粒尺
寸与形状,机械稳定性,热稳定性,堆密度,活性相稀释,可分离等。
42用数学模拟方法与催化剂使用技术的密切结合,工业催化剂的操作设计可以解决哪几方面的问题?答:(1)工业催化反应器操作分析及其优化(2)进行催化反应器的性能核算(3)催化剂寿命预报 (4)更换催化剂的经济评价。
43为什么有时要对催化剂进行钝化操作?答:处于活化态的金属催化剂,在停车卸出前,有时需要进行钝化。否则,可能因卸出催化剂突然接触空气而氧化,剧烈升温,引起异常升温或燃烧爆炸。
44催化剂失活的原因有哪些?答:主要是玷污、烧结、积碳、组分流失和中毒。
45什么是化学型中毒?什么是选择性中毒?答:化学型毒物:毒物比反应物能够更强烈地吸附在催化剂活性中心上,由于毒物的吸附导致反应速率的迅速下降,这个过程是由于毒物和催化剂活性中心形成较强化学键,从而改变了表面的电子状态,甚至形成一种稳定的,无活性的新化合物。(二、5)选择性毒物:有些催化剂毒物不是损害催化剂的活性,而是使催化剂对复杂反应的选择性变坏。
46选择主催化剂从“活性样本”推断的基本思路是什么?答:从过去到至今,对于某一催化反应或是某一些类型的若干催化反应的研究(如氧化还原反应,取代反应等),常常发现不同催化剂所显示的活性,显现有规律的变化,因为我们要着手设计的催化反应,与过去已经研究过的某些催化反应有某种类似之处,因此把这种局部经验或规律当作“活性样本”,以提供一个催化活性的定性概念,这可以缩小范围,减少实验工作量。
47调变性助催化剂及其选择的原则?答:调变性助催化剂能在一定范围内改变主催化剂的本证活性和选择性。选择原则:强化主催化剂的优点,而克服其缺点。
48. 简述焙烧在cat 制备中所起的作用?答:(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等),使之转化为所需要的化学成分,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。
49. 防止工业催化剂衰退的对策:在不引起衰退的条件下使用;增加催化剂自身的耐久性;衰退催化剂的再生再生的方法:催化剂在反应过程中连续的再生;反应后再生;采取以再生催化剂的反应条件。
1. 多相固体催化剂:是目前石油化学等工业中使用比例最高的催化剂,其中包括气-固相催化剂和液-固相催化剂,前者前者应用更广泛。从化学成分上看,这类工业催化剂主要含有金属, 金属氧化物或硫化物,复合氧化物,固体酸,碱,盐等,以无机物构建其基本材质。
2. 助催化剂:是催化剂中具有提高主催化剂活性,选择性,改善催化剂的耐热性,抗毒性,机械强度和寿命等性能的组分。虽然助催化剂本身并无活性,但只要在催化剂中添加少量助催化剂,即可明显达到改进催化剂性能的目的。
3. 助催化剂通常分为以下几种:
①结构助催化剂:能使催化剂活性物质粒度变小,表面积增大,防止或延缓因烧结而降低活性等。
②电子助催化剂:由于合金化使空d 轨道发生变化,通过改变主催化剂的电子结构提高活性和选择性。
③晶格缺陷助催化剂:使活性物质晶面的原子排序无序化,通过增大晶格缺陷浓度提高活性。
4. 共沉淀法:将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的一种方法。
5. 均匀沉淀法:即先使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合,预先造成一种十分均匀的体系,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等方式,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。
6. 均相配合物催化剂:在化学组成上是由通常所称的中心金属M 和环绕在其周围的许多其他离子和中性分子(即配位体)组成。
7. 浸渍沉淀法:是在普通浸渍的基础上辅以沉淀法发展起来的一种新方法,即待盐溶液浸渍操作完成之后,再加沉淀剂,而使待沉淀组分沉淀积在载体上。
8. 过量浸渍法:将载体浸入过量的浸渍溶液中(浸渍液体体积超过载体可吸收体积),待吸附平衡后,沥去过剩溶液,干燥,活化后得催化剂成品。
9. 离子交换法:是借用离子交换剂作为载体,以阳离子的形式引入活性组分,制备高分散,大比表面积,均匀分布的附载型金属或金属离子催化剂。
10. 积分反应器:即一般实验室常见的微型管式固定床反应器。
范文二:催化过裂化名词解释
催化过裂化名词解释
一、概述
经过50多年的发展,催化裂化已成为世界上重质油轻质化的重要工艺,是汽油生产的主要手段。为了适应市场原料多样化和产品多样化的需求,催化裂化在工艺、催化剂和装置结构等方面都在不断改进。催化裂化多产气体烯烃技术的工业化,标志着催化裂化由传统的汽油生产装置转变成可多产轻烯烃的生产装置。该技术中汽油馏分通过二次裂化转变成轻烯烃,这种二次裂化是一种过裂化现象。
二、过裂化的表征
在催化裂化过程中,转化率一般定义为原料油转化成为汽油、液化气、干气和焦炭的分数。根据转化率的概念和Weekman集总理论,催化裂化反应过程可以用四集总模型来描述。由于催化裂化通常所追求的是最高的汽油产率,因此原料油转化为汽油的反应速度常数明显大于其余各反应,原料油转化为液化气、转化为干气和焦炭的反应。
随着转化率的增加汽油产率增加。但在过裂化情况下,汽油二次裂化明显加强,生成大量的液化气、干气和焦炭,这时汽油产率随转化率增加反而下降。随着反应条件苛刻度的提高,二次转化率增加,增加过程中的转折点定义为过裂化点。在过裂化点上汽油产率达到最大值。
三、二次反应氢转移和异构化解释
氢转移系数为丙烷和丁烷的含量之和与丙烯和丁烯含量之比,以表示氢转移反应的强弱,氢转移系数越大,氢转移反应越强。
异构化系数为异丁烯与总丁烯含量之比,以表示异构化反应的大小,异构化系数越大,异构化反应越强。
四、结论:
(1)由反应温度升高引起的催化裂化过裂化反应属于过度热反应,过裂化点后干气和焦炭产率出现明显增加的趋势,但液化气产率则匀速增加。
(2)由剂油比增加引起的催化裂化过裂化反应属于过度催化反应,过裂化点后液化气和焦炭产率出现明显增加的趋势,但干气产率基本上没有变化。
(3)在反应温度试验中,氢转移系数随着转化率的提高而减少,但是进入过裂化区以后的减少速度小于非过裂化区;
在剂油比试验中,随着转化率的提高,氢转移系数在不断增加,当达到过裂化点后,增长速度更快。
(4)在反应温度试验中,异构化系数随着转化率的提高而增加,当进入过裂化区后,该系数增加的幅度减缓;在剂油比试验中,异构化系数随着转化率的提高先慢慢减少,当进入过裂化区后,此值渐趋于平稳值0. 29左右。
范文三:工业催化名词解释.
1、催化剂的基本活性有:?催化剂能够加快化学反效应速率,但本身并不进入化学反应的计量;?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;?催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应,而不能加速热力学上无法进行的反应;?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;?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、为什么沉淀陈化对所制备催化剂性能有显著影响,
因为在陈化过程中,沉淀物与母液一起放置一段时间后(必要时保持一定温度)时,由于细小晶体比粗大晶体溶解度大,溶液对于大晶体而言已达到饱和状态,而对于细晶体尚未饱和,于是细晶体逐渐溶解,并沉积于粗晶体上。如此反复溶解、沉淀的结果,基本上消除了细晶体,获得了颗粒大小较为均匀的粗晶体。此外,孔隙结构和表面积也发生了相应的变化。而且,由于粗晶体总面积较小,吸附杂质较小,在细晶体中的杂志也随溶解过程转入溶液。某些新鲜的无定形或胶体沉淀,在陈化过程中逐步转化而结晶也是可能的。例如分子筛、水合氧化铝等的陈化,即是这种转化最典型的实例。
3、催化剂活性评价中排除内扩散影响的最好办法是通过不太复杂的实验来确定。对于一个选定的反应器,改变待评价催化剂的颗粒大小,测定其反应速率。如果不存在内扩散控制,其反应速率将保持不变。
4、选择主催化剂(活性组分)时从“几何对应性”推断的基本思路是什么, 催化剂的几何结构对活性有影响,在许多年前就已被认识到。此后曾据此逐步形成多位理论,这是一种描述催化剂表面结构与反应物分子结构间关系的一种早期“物理模型”的理论。多位理论的基本观点是,被吸附的质点的键长应和催化剂晶格参数相一致。这一理论能说明许多催化作用,但亦有许多催化作用它无法说明,可能的原因之一是,催化剂的表层数据很容易从有关手册中查到,非常方便,不像上述吸附热那样需要专门通过实验测定,因而该多位理论常被采用。
从“电子态效应”推断:根据电子态效应来推断催化剂活性,是基于“晶体场”和“配位场”理论的计算结果。该理论认为,中心离子的电子层结构在晶体场(或配位场)的作用下,引起轨道能级的分裂,从这个角度可以解释过渡金属化合物的一些性质。配位场理论,不仅考虑到中心离子与配为体之间的静电效应,还考虑到它们之间的共价性质。 5、调变性助催化剂及其选择性原则:调变性助催化剂能在一定范围内改变助催化剂的本征活性和选择性。通常,在选择这种助催化剂前,已经对主催化剂做过选择,做过少数实验,大致了解到一至数种主催化剂的优点和缺点。选择助催化剂的原则是,强化主催化剂的优点,而克服其缺点。
6、焙烧的目的是:?通过物料的热分解,除去化学结合水和挥发性物质(如CO、NO、22NH),使之转化为所需要的化学成分,其中可能包括化学价态的变化;?借助固态反应、3
互溶、再结晶,获得一定的晶型、微粒粒度、孔径和比表面积等;?让微晶适度地烧结,提高产品的机械强度。
7、论述防止工业催化剂衰退的对策:(1)在不引起衰退的条件下使用;(2)增加催化剂自身的耐久性;(3)衰退催化剂进行再生。再生的方法主要有:?催化剂在反应过程中连续地再生;?反应后再生;?采用容易再生催化剂的反应条件。以上所述的,仅仅是有关催化剂活性衰退的一般对策,当然每种催化剂有其本身的规律,必须“对症下药”才能很好地解决催化剂的活性稳定和长周期使用的问题。
8、多相固体催化剂的基本构成组分有: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(例如稳定剂、抑制剂等)。 9、催化剂宏观物理性质测定的主要内容是:颗粒直径及粒径分布、机械强度测定、催化剂的抗毒稳定性及其测定、比表面积测定与孔结构表征。
10、主催化剂(活性组分)选择时,从“吸附和吸附热”推断催化活性的基本观点是:一般认为,多相催化反应中,反应物在催化剂作用下转变成生成物的过程可以分成下面几个步骤:?反应气体通过扩散接近催化剂;?反应气体和催化剂表面发生相互作用,也即发生化学吸附;?由于吸附,反应物分子的键变松弛或断裂,或同其他吸附分子相结合,在催化剂表面发生原子和分子的重排,也即发生化学反应;?新生成的分子作为生成物向气相逸散,也即产物脱附。由此可知,化学吸附是多相催化过程必经的步骤。反应物在催化剂表面上吸附成为活化吸附态,从而降低反应活化能,加快反应速率。化学吸附是固体催化剂表面活化的过程。吸附键太弱,不利于旧键的活化,而太强又不利于新键的形成。所以,当反应气体在催化剂表面上以适中的强度进行化学吸附时,其反应活性才是最好的。
11、工业催化剂使用中化学性毒物的特点和危害是:这是一种常见的毒物。毒物比反应物能够更强烈地吸附在催化剂活性中心上,由于毒物的吸附导致反应速率的迅速下降,这个过程是由于毒物和催化剂活性中心形成较强化学键从而改变了表面的电子状态,甚至形成一种稳定的、无活性的新化合物。化学吸附性的毒物可以分为两类:一类是当原料经过仔细净化后,原料中得毒物完全被除掉,已中毒的催化剂可继续使用,活性可以重新恢复的,成为暂时性毒物,这种中毒过程成为可逆中毒;另一类是使催化剂活性恢复很慢或不能完全恢复的毒物,成为永久性毒物,这个中毒过程成为不可逆中毒。升高温度时,脱附速率比吸附速率增加的快,从而中毒现象可以明显地减弱。
12、沉淀法制备催化剂中,影响沉淀形成的主要因素有:浓度,溶液中形成沉淀的首要条件之一就是其浓度超过饱和浓度;温度,溶液的过饱和度与晶核的生成和长大有直接关系,而溶液的过饱和度又与温度有关。一般来说,晶核的生长速度随温度的升高而出现极大值;pH值,既然沉淀法常用碱性物质作沉淀剂,因此沉淀物的生成在相当程度上必然受溶液pH值的影响,特别是制备活性高的混合物催化剂时更是如此;加料方式和搅拌强度,沉淀剂和待沉淀组分两者进行沉淀反应时,有一个加料顺序的问题,搅拌强度对沉淀的影响也是不可忽视的,不管形成何种形态的沉淀,搅拌都是必要的。综上所示,影响沉淀形成的因素是复杂的,在实际工作中,应根据催化剂性能对结构的不同要求,选择适当的沉淀条件,注意控制沉淀的类型和晶粒大小,以便得到预订结构和组成的沉淀物。
名词解释
催化剂:起加速反应速率,控制反应方向或产物构成,而不影响化学平衡的一类作用的物质,它不在主反应的化学计量式中反映出来,即在反应中不被消耗。催化作用:催化剂是一种能够改变化学反应的速率,而本身又不参与反应与最终产物的物质。活化能:反应分子在反应过程中克服各种障碍,变成一种活化体,进而转化为产物分子所需的能量。阳离子交换树脂:在树脂的骨架中含有作为阳离子交换基团的磺酸基或羧基。(阴离子交换树脂类似)。分子筛:具有较强的吸附能力,可以将比其孔径小的物质排斥在外,从而把分子大小不同的混合物分开,这种沸石材料称为分子筛。催化剂活性:催化剂效能的高低选择性:用来衡量催化剂抑制副反应能力的大小。机械强度:催化剂抗拒外力作用而不致发生破坏的能力。寿命:催化剂在使用条件下维持一定活性水平的时间(单程寿命);每次活性下降后经再生又恢复到许可活性水平的累计时间(总寿命)。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 *100%。空速:在流动体系中,物料的流速(单位时间的体积或质量)/催化剂的体积 就是体积或者质量空速。时空得率:每小时每升催化剂所得产物的量(STY) 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 *100%。 活性中心:催化剂表面结构中某些特定的原子结构(经典催化理论)、电荷密度、几何形貌,对特定化学反应才具有催化能力的部位。中毒:原料中极微量的杂质导致催化剂活性迅速下降的现象。积碳:以有机物为原料的化工反应,常见的副反应,包括碳化物中元素碳的析出或沉积于催化剂上。烧炭:即除碳,是积碳反应的逆反应,这是以水使碳企划而消去的水煤
气反应,若改用氧气,也可生成谈的氧化物而消去碳。
1举例说明催化剂在国计民生中的作用,答:如:合成氨催化剂合成NH3工业,对于世界农业的发展乃至对人类物质文明的进步,都是具有重大历史意义的事件。NH3是世界上最大的工业合成化学品之一,主要作为肥料,正式合成氨铁系催化剂的发展和应用,才实现了用工业的方法从空气中固定氮,进而廉价的得到氮。最初的合成NH3选气工艺利用水电解或者利用水煤气置换制氢,成本昂贵。随着天然气或者石脑油(轻油)水蒸气转化制氢。催化剂的开发,是合成NH3工业得到廉价的氢来源,早期合成氨原料气净化,用铜氨液吸收脱除CO,流程复杂,成本昂贵。生产环境条件差,在CO低温交换和用烧化催化剂开发成功后,采用甲烷化法脱除CO和CO2,各种问题迎刃而解。许多类似的事例都说明,没有催化剂领域科学和技术的进步,变不会有合成氨工业的今日面貌。
2催化剂的基本特点:能加快反应速率,本身并不进入化学反应的计量;对反应类型、反应方向、产物的结构具有选择性;只能加速热力学上可能进行的化学反应;只能改变化学反应速率不能改变化学平衡的位置;对正反应方向有效地催化剂对你反应方向也有效。3催化剂的分类:按聚集和状态分为气液固;按化学键分为金属件、等极键、离子键、配位键;按元素周期分为主族元素、过渡元素;按催化剂组成及使用功能分为金属、半导体氧化物和硫化物、绝缘性氧化物、酸;按工艺与工程特点分为多想固体催化剂、均相配合催化剂、酶催化剂。4多项固体催化剂:催化剂和反应物处于不同相,催化剂为固体,气-固相催化剂和液-固相催化剂,从化学成分上看,这类工业催化剂主要含有金属、金属氧化物或硫化物、复合氧化物、固体酸、碱盐等,以无机物构建其基本材质,包括主催化剂(起催化作用的根本性物质)、共催化剂(能和前者同时起催化作用的组分)、助催化剂(提高主催化剂活性、选择性,改善催化剂耐热性、抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分)、载体(增大表面积,提高耐热性和机械强度,有时还能担任共催化剂和助催化剂的角色);其他如稳定剂、抑制剂等。5固体非均相催化剂的优缺点。优点:气液相产物易与固体相催化剂分离;满足其他操作过程,仅需要简单的设备设计和有限的操作,催化剂耐热性能好,过程易于控制,产品质量高。缺点:多相催化剂机理复杂,相间现象变得复杂,扩散和吸收、吸附等所有因素对反应速率起着重要作用,表面反应机理的分析十分困难。6均相配合物催化剂的化学组成及优缺点。化学组成:由中心金属M和环绕在其周围的许多其他离子或中性分子(配位体)组成。优点:催化机理易于表征;不受相间扩散影响,活性较高。缺点:催化剂分离回收困难;需要稀有贵重金属;热稳定性差;对反应器腐蚀严重7催化剂活性评价中如何排除内扩散的影响,多相催化反应机理,答:排除内扩散影响的最好办法是通过不太复杂的试验来确定cat粒度。对于一个选定的反应器,改变评价cat的颗粒大小,测定其反应速率。如果不存在内扩散控制,其反应速率保持不变。改变孔径,增大目数,使cat颗粒直径变小。反应机理 起始原料通过边界层向催化剂表面扩散;起始原料向孔的扩散;孔内表面反应物的吸附;催化剂表面上的化学反应;催化剂表面产物的脱附;离开孔产物的扩散;脱离催化剂通过边界层向气相中的产物扩散。8酶催化剂特点 高催化效率;选择性高;反应条件温和;可自动调剂活性9催化剂的工业制造方法:沉淀法、浸渍法、混合法、热熔融法、离子交换法。工业上对催化剂的要求 催化效率高;催化选择性好;廉价易得;环保、无毒、耐磨损、不易中毒10沉淀法分类:单组份沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法、浸渍沉淀法、导晶沉淀法。 共沉淀法:是将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的一种方法。其特点是一次可以同时获得几个催化剂组分的混合物,而且各组分之间的比例较为恒定,分布也比较均匀,分散性和均匀性好。两种以上金属盐溶液?混合?氢氧化钠+碳酸钠?沉淀?形成非晶形沉淀?洗涤?干燥?焙烧?研磨?成型?活化?催化剂。11为什么一般采用硝酸盐提供无机催化剂材料所需阳离子。绝大多数硝酸盐都可溶于水,并可方便地由硝酸与对应的金属或其氧化物、氢氧化物、碳酸盐反应制得。12常用沉淀剂有哪些,它的选择原则是什么,常用沉
淀剂有氨气、碳酸铵等铵盐,选择原则:尽可能是用易分解挥发的沉淀剂;形成的沉淀物要便于过滤和洗涤;溶解度要大;沉淀物溶解度很小;必须无毒。13影响沉淀生成的因素,浓度、温度、ph值、加料方式、搅拌速度。浓度必须达到过饱和度;一般情况,晶核生长速度岁温度升高出现极大值;常用碱性物质做沉淀剂,所以受ph值影响;加料顺序、搅拌使浓度均匀。14什么是沉淀的陈化,什么时候采用陈化操作,其意义是什么,陈化:沉淀在其形成之后发生的一切不可逆变化称为沉淀的陈化。在晶型催化剂的制备过程中,沉淀的陈化对催化剂性能的影响显著。意义:基本消除细晶体,获得了颗粒大小均匀的粗晶体,空隙结构和表面积也发生了变化,由于粗晶体总面积较小,吸附杂质较少,在细晶体中的杂质也随溶解过程转入溶液。15对催化剂焙烧的目的,温度的选择目的及作用:通过物料的热分解,除去化学结合水和挥发性物质,使之转化为所需要的化学成分;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;让微粒适度烧结,提高产品的机械强度。焙烧温度:下线取决于干燥后物料中氢氧化物、硝酸盐、碳酸盐、铵盐之类易分解化合物的分解温度,上线结合焙烧时间一并考虑。16浸渍法举例说明浸渍法制备催化剂的步骤,并说明浸渍法的优点,浸渍法是将载体放进含有活性物质(或连同助催化剂)的液体(或气体)中浸渍,达到浸渍平衡后,将剩余的液体除去,再进行干燥、焙烧、活化等与沉淀法相近的后处理。生产流程:载体的沉淀?洗涤、干燥?载体的成型?用活性组分溶液浸渍?干燥?分解(焙烧)?活化(还原) ?负载型金属催化剂。优点:可用既成外形与尺寸的载体,省去催化剂成型的步骤;可选合适载体,提供催化剂所需物理结构特性;负载组分多数情况下仅仅分布在载体表面上,利用率高、用量少、成本低。17浸渍法的分类及各类的操作要点,过量浸渍法 将载体浸入到过量的浸渍溶液中,待吸附平衡后沥去过剩溶液,干燥活化后得到催化剂成品。等体积浸渍法 将需要量的活性物质配成水溶液,然后将一定量的载体浸渍其中,采用喷雾法。多次浸渍法 重复多次的浸渍、干燥和焙烧。浸渍沉淀法 先浸渍后沉淀。流化喷洒浸渍法。蒸汽相浸渍法。18以合成氨催化剂为例,说明用热熔融法制备熔铁催化剂的性能影响因素,答:例:向粉碎过的电解铁中加入作为催进剂的Al2O3,、石灰、氧化铁等氧化物粉末,充分混合,然后装入细长的耐火瓷舟中,在900—950摄氏度温度下,置于H2或N2的气流中烧结。再向这种烧结试样中,按需要量均匀注入浓度为20%的硝酸钾溶液,吹氧燃烧熔融。熔融时,上述原料必须逐步少量加入,操作反复进行。影响因素:催化剂原料的性质和助剂配方外,熔炼温度、熔炼次数、环境气氛、熔浆冷却速度。19树脂活化方法:将树脂装入离子交换柱中,对阳离子交换树脂注入比树脂交换容量大为过量的5%盐酸;对阴离子交换树脂注入比树脂交换容量大为过量的5%苛性钠;酸盐处理后用蒸馏水水洗。20催化剂的形状对催化剂的哪些性能会产生影响,固定床、移动床、流化床和悬浮床等对催化剂有什么要求,1)会对催化剂的活性、选择性、强度、阻力等性能;2)固定床用催化剂:其强度、粒度、允许范围较大,可以在比较广的条件范围内操作。移动床用催化剂:由于催化剂需不断移动,机械强度要求高,形状通常为无角的小球。流化床用催化剂:为了保持稳定的流化状态,催化剂必须具有良好的流动性能,所以,流化床常用直径为20~150μm或更大直径的微球颗粒。悬浮床层催化剂:为了在反应时使催化剂颗粒在液体中易悬浮循环流动,通常用微米级至毫米级的球形颗粒。21固体催化剂成型的选择应该考虑哪些因素在,1).成型前物料的物理性质;2)成型后催化剂的物理、化学性质;22固体催化剂有几种成型方法,1)压片成型;2)挤条成型; 3)油中成型; 4)喷雾成型; 5)转动成型。23简述Y型和ZSM-5型分子筛的制备方法,1)通常生产Y型分子筛所用的硅酸钠是模数(即S2O3/Na2O摩尔比)3.0~3.3的浓度较高的工业水玻璃,用时稀释。偏铝酸钠、氢氧化钠与水玻璃反应生成硅铝酸钠,称为成胶。成胶后的硅铝酸钠胶粒一定温度和时间晶化成晶体,再洗涤晶体即得Y型分子筛。2)将硫酸钠、氯化钠、硫酸铝、以及硅酸钠等按一定配比和加料方式,加入热压釜中,反应保持一定的时间和温度,凝胶、结晶、洗涤、焙
烧后,得钠型的NaZSM-5分子筛。24表示固体催化剂宏观物理性能参数有哪些,1)颗粒直径及粒径分布;2)机械强度; 3)抗毒稳定性; 4) 比表面积与孔结构。25表示固体催化剂微观物理性能的参数有哪些,
表面活性;2)金属粒子大小及其分布;3)晶体物相(晶相);4)晶胞参数;5)结构缺陷;6)催化剂表面的化合价态及电子状态、电学和磁学性质。26催化剂活性测定方法分为流动法和静态法,二者区别,流动发的反应系统是开放的,供料连续或半连续。静态法的反应系统是封闭的,供料不连续。27积分反应器的优缺点,微分反应器的优缺点,积分反应器:优点,与工业反应器甚相接近,且常常是后者的按比例缩小,对某些反应可以较方便的得到cat评价数据的直观结果。缺点,热效应大,反映床层轴向和径向温度不均一和恒定,反应速率数据可比性较差。微分反应器优点:(1)热效应小,易达温要求,反应器中组成的浓度沿催化床的变化很小,一般可以看作是恒定,故在整个催化剂反映床层中反应温度可以看作恒定,可以从实验上直接测到与确定温度相对应的反应速率。(2)反应器的构造相对简单。缺点(1)所得数据常是初速。(2)分析要求精度高。
28无梯度反应器优点:可以直接而又准确的求出反应速率数据。按气体的流动方式分为外循环式、连续搅拌釜式、内循环式三类。29评价和比较催化剂(cat)抗毒稳定性的方法,(1)在反应气其相中加入一定浓度的毒物,使催化剂中毒,而后换用纯净原料进行试验,视其活性和选择性能否恢复,若为可可逆中毒,可观察到一定程度的恢复。(2)在反映气象中逐量加入有关毒物至活性和选择性维持在给定的水准上,视能加入毒物的最高浓度。(3)将中毒后的催化剂通过再生处理,视其选择性和活性恢复的程度,永久性(不可逆)中毒无法再生。30常用的测定总比表面积的方法有哪两种,(1)BET法(2)色谱法 测定活性比表面积的方法有化学吸附法和色谱法。31经典的BET法的依据是什么模型,该模型的假设是什么,经典的BET法的依据模型是理想吸附(或称兰格缪吸附)的物理模型。假设:(1)固体表面上各个吸附位置从能量角度而言都是等同的,吸附时放出的吸附热是相同的。(2)每个吸附位置只能吸附一个顶点,而已吸附质点之间的作用力则认为可以忽略。32通常将催化剂中的孔按照孔径大小分为三个部分,孔半径小于10mm为细孔,10~200mm为粗孔,大于200mm为大孔。大孔可用光学显微镜直接观察和压贡法直接测定,气体可用气体吸附法。33电子显微镜在催化剂研究中的应用有哪些,用电子显微镜可观察到催化剂外观形貌,进行颗粒度的测定和晶体结构的分析,同时还可研究高聚物的结晶,催化剂的组成与形态以及高聚物的生长过程,齐格勒—纳塔体系的催化剂晶粒大小,晶体缺陷等。34X—射线结构分析在催化剂研究中的应用有哪些,在催化剂研究中主要用于测定晶体物质的组成,晶胞常数和微晶大小,也有用于比表面积和平均孔径及粒子大小分布的辅助测定,x射线荧光分析还用于元素的定性或半定量来那个分析。35热重曲线上阶梯的位置,高度和斜度各表示什么,阶梯位置:失重顺序 高度:失重比例 斜度:失重速率。36阐述工业催化剂开发经历的步骤?资料准备——催化剂参考样品的剖析——配方筛选——小试——扩大实验——(中型制备试验——中型评价实验)——新型催化剂的工业生产,试用和换代开发。37画出dowden建议设计的催化剂设计程序图:靶反应-化学计量分析-热力学分析-分子反应机理-表面反应机理-反应通道-催化剂性质-催化剂材料-推荐的催化剂。38元素周期表中的过渡金属元素常作为催化剂活性组分和助催化剂使用,请说明为什么,“d区”过渡金属在催化剂中有最为成功的应用,其元素的原子最外层电子为d层原子轨道结构,尤其是7族,常被人们称为催化金属族。“s”区过渡金属中的IA族碱金属,由于在催化条件下易于成离子状态,常作为助催化剂使用。39举例说明主催化剂选择的半经验规则:对于某一催化反应或是某些类型的若干催化反应的研究发现了不同催化剂所显示的活性呈现有规律的变化(例如 稀土元素对环己烷脱氢的催化活性随元素中4f电子数增加而升高),把这些局部经验所得的规律性作为“样本”,通常就不必在酸碱催化的样本中寻找催化剂。40助催化剂分类及选择原
则:调变性助催化剂 强化主催化剂的优点,而克服其缺点。结构性助催化剂 有较高熔点,在使用条件下是稳定的,最好不易被还原成金属;对催化反应是惰性的;不与活性组分发生化学反应41催化剂载体选择时应考虑的因素有哪些,答:(1)化学方面:比活性,活性组分间的相互作用,cat失活和反应物或溶剂无相互作用。(2)物理方式:比表面积,孔隙率,颗粒尺寸与形状,机械稳定性,热稳定性,堆密度,活性相稀释,可分离等。42用数学模拟方法与催化剂使用技术的密切结合,工业催化剂的操作设计可以解决哪几方面的问题,答:(1)工业催化反应器操作分析及其优化(2)进行催化反应器的性能核算(3)催化剂寿命预报 (4)更换催化剂的经济评价。43为什么有时要对催化剂进行钝化操作,答:处于活化态的金属催化剂,在停车卸出前,有时需要进行钝化。否则,可能因卸出催化剂突然接触空气而氧化,剧烈升温,引起异常升温或燃烧爆炸。44催化剂失活的原因有哪些,答:主要是玷污、烧结、积碳、组分流失和中毒。45什么是化学型中毒,什么是选择性中毒,答:化学型毒物:毒物比反应物能够更强烈地吸附在催化剂活性中心上,由于毒物的吸附导致反应速率的迅速下降,这个过程是由于毒物和催化剂活性中心形成较强化学键,从而改变了表面的电子状态,甚至形成一种稳定的,无活性的新化合物。选择性毒物:有些催化剂毒物不是损害催化剂的活性,而是使催化剂对复杂反应的选择性变坏。46选择主催化剂从“活性样本”推断的基本思路是什么,答:从过去到至今,对于某一催化反应或是某一些类型的若干催化反应的研究(如氧化还原反应,取代反应等),常常发现不同催化剂所显示的活性,显现有规律的变化,因为我们要着手设计的催化反应,与过去已经研究过的某些催化反应有某种类似之处,因此把这种局部经验或规律当作“活性样本”,以提供一个催化活性的定性概念,这可以缩小范围,减少实验工作量。47调变性助催化剂及其选择的原则,答:调变性助催化剂能在一定范围内改变主催化剂的本证活性和选择性。选择原则:强化主催化剂的优点,而克服其缺点。48.简述焙烧在cat制备中所起的作用,答:(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等),使之转化为所需要的化学成分,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。49.防止工业催化剂衰退的对策:在不引起衰退的条件下使用;增加催化剂自身的耐久性;衰退催化剂的再生再生的方法:催化剂在反应过程中连续的再生;反应后再生;采取以再生催化剂的反应条件 1. 多相固体催化剂:是目前石油化学等工业中使用比例最高的催化剂,其中包括气-固相催化剂和液-固相催化剂,前者前者应用更广泛。从化学成分上看,这类工业催化剂主要含有金属,金属氧化物或硫化物,复合氧化物,固体酸,碱,盐等,以无机物构建其基本材质。 2. 助催化剂:是催化剂中具有提高主催化剂活性,选择性,改善催化剂的耐热性,抗毒性,机械强度和寿命等性能的组分。虽然助催化剂本身并无活性,但只要在催化剂中添加少量助催化剂,即可明显达到改进催化剂性能的目的。
3. 助催化剂通常分为以下几种:
?结构助催化剂:能使催化剂活性物质粒度变小,表面积增大,防止或延缓因烧结而降低活性等。
?电子助催化剂:由于合金化使空d轨道发生变化,通过改变主催化剂的电子结构提高活性和选择性。
?晶格缺陷助催化剂:使活性物质晶面的原子排序无序化,通过增大晶格缺陷浓度提高活性。
4. 共沉淀法:将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的一种方法。 5. 均匀沉淀法:即先使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合,预先造成一种十分均匀的体系,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等方式,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。
6. 均相配合物催化剂:在化学组成上是由通常所称的中心金属M和环绕在其周围的许多其他离子和中性分子(即配位体)组成。
7. 浸渍沉淀法:是在普通浸渍的基础上辅以沉淀法发展起来的一种新方法,即待盐溶液浸渍操作完成之后,再加沉淀剂,而使待沉淀组分沉淀积在载体上。
8. 过量浸渍法:将载体浸入过量的浸渍溶液中(浸渍液体体积超过载体可吸收体积),待吸附平衡后,沥去过剩溶液,干燥,活化后得催化剂成品。
9. 离子交换法:是借用离子交换剂作为载体,以阳离子的形式引入活性组分,制备高分散,大比表面积,均匀分布的附载型金属或金属离子催化剂。
10. 积分反应器:即一般实验室常见的微型管式固定床反应器。
11. 催化剂中毒:原料中极微量的杂质导致催化剂活性迅速下降的现象。 12. 催化活性中心:催化剂表面结构中某些特定的原子结构(经典催化理论)、电荷密度、几何形貌,对特定化学反应才具有催化能力的部位。
13. 催化剂积碳:即除碳,是积碳反应的逆反应,这是以水使碳企划而消去的水煤气反应,若改用氧气,也可生成谈的氧化物而消去碳。
14. 催化剂活化是指在装填催化剂后,在使用前为了使催化剂具有一定的催化功能而进行的处理过程。
15. 催化剂活性:是指催化剂的效能(改变化学反应速度能力)的高低,是任何催化剂最重要的性能指标。
16. ?催化剂的宏观物理结构:主要是指与催化剂孔结构及表面结构有关的物理性质,如孔容,孔径分布,比表面积等。
?催化剂的微观物理结构:主要指催化剂的晶相结构,结构缺陷以及某些功能组分微粒的粒径尺寸等。
17. 工业催化剂的全新开发:即这一催化过程以前是没有的,必须设计一种新的催化剂,使这一催化过程能有效的进行,并具有工业使用价值。
18. 催化剂活性评价:衡量催化剂的质量与效率,集中起来是活性,选择性和使用寿命这三项综合指标。还要从催化剂的机械强度,抗毒性,几何物理性质,宏观和微观的物理结构,经济性能等各方面来综合地衡量。
19. 晶胞常数:晶体中对整个晶体具有代表性的最小的平行六面体称为晶胞,这个平行六面体的边长是一定的,即晶胞常数。
20. 中性评价试验:在小试和工业生产之间必须进行的放大实验。催化剂的装填量应介于微小型评价装置与大型工业装置之间,催化反应的原料应与工业大装置一致。 1. 多相固体催化剂:是目前石油化学等工业中使用比例最高的催化剂,其中包括气-固相催化剂和液-固相催化剂,前者前者应用更广泛。从化学成分上看,这类工业催化剂主要含有金属,金属氧化物或硫化物,复合氧化物,固体酸,碱,盐等,以无机物构建其基本材质。 2. 助催化剂:是催化剂中具有提高主催化剂活性,选择性,改善催化剂的耐热性,抗毒性,机械强度和寿命等性能的组分。虽然助催化剂本身并无活性,但只要在催化剂中添加少量助催化剂,即可明显达到改进催化剂性能的目的。
3. 助催化剂通常分为以下几种:
?结构助催化剂:能使催化剂活性物质粒度变小,表面积增大,防止或延缓因烧结而降低活性等。
?电子助催化剂:由于合金化使空d轨道发生变化,通过改变主催化剂的电子结构提高活性和选择性。
?晶格缺陷助催化剂:使活性物质晶面的原子排序无序化,通过增大晶格缺陷浓度提高活性。
4. 共沉淀法:将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的一种方法。 5. 均匀沉淀法:即先使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合,预先造成一种十分均匀的体系,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等方式,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。 6. 均相配合物催化剂:在化学组成上是由通常所称的中心金属M和环绕在其周围的许多其他离子和中性分子(即配位体)组成。
7. 浸渍沉淀法:是在普通浸渍的基础上辅以沉淀法发展起来的一种新方法,即待盐溶液浸渍操作完成之后,再加沉淀剂,而使待沉淀组分沉淀积在载体上。
8. 过量浸渍法:将载体浸入过量的浸渍溶液中(浸渍液体体积超过载体可吸收体积),待吸附平衡后,沥去过剩溶液,干燥,活化后得催化剂成品。
9. 离子交换法:是借用离子交换剂作为载体,以阳离子的形式引入活性组分,制备高分散,大比表面积,均匀分布的附载型金属或金属离子催化剂。
10. 积分反应器:即一般实验室常见的微型管式固定床反应器。
1、催化剂的基本活性有:?催化剂能够加快化学反效应速率,但本身并不进入化学反应的计量;?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;?催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应,而不能加速热力学上无法进行的反应;?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;?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、为什么沉淀陈化对所制备催化剂性能有显著影响,
因为在陈化过程中,沉淀物与母液一起放置一段时间后(必要时保持一定温度)时,由于细小晶体比粗大晶体溶解度大,溶液对于大晶体而言已达到饱和状态,而对于细晶体尚未饱和,于是细晶体逐渐溶解,并沉积于粗晶体上。如此反复溶解、沉淀的结果,基本上消除了细晶体,获得了颗粒大小较为均匀的粗晶体。此外,孔隙结构和表面积也发生了相应的变化。而且,由于粗晶体总面积较小,吸附杂质较小,在细晶体中的杂志也随溶解过程转入溶液。某些新鲜的无定形或胶体沉淀,在陈化过程中逐步转化而结晶也是可能的。例如分子筛、水合氧化铝等的陈化,即是这种转化最典型的实例。
3、催化剂活性评价中排除内扩散影响的最好办法是通过不太复杂的实验来确定。对于一个选定的反应器,改变待评价催化剂的颗粒大小,测定其反应速率。如果不存在内扩散控制,其反应速率将保持不变。
4、选择主催化剂(活性组分)时从“几何对应性”推断的基本思路是什么, 催化剂的几何结构对活性有影响,在许多年前就已被认识到。此后曾据此逐步形成多位理论,这是一种描述催化剂表面结构与反应物分子结构间关系的一种早期“物理模型”的理论。多位理论的基本观点是,被吸附的质点的键长应和催化剂晶格参数相一致。这一理论能说明许多催化作用,但亦有许多催化作用它无法说明,可能的原因之一是,催化剂的表层数据很容易从有关手册中查到,非常方便,不像上述吸附热那样需要专门通过实验测定,因而该多位理论常被采用。
从“电子态效应”推断:根据电子态效应来推断催化剂活性,是基于“晶体场”和“配位场”理论的计算结果。该理论认为,中心离子的电子层结构在晶体场(或配位场)的作用下,引起轨道能级的分裂,从这个角度可以解释过渡金属化合物的一些性质。配位场理论,不仅考虑到中心离子与配为体之间的静电效应,还考虑到它们之间的共价性质。 5、调变性助催化剂及其选择性原则:调变性助催化剂能在一定范围内改变助催化剂的本征活性和选择性。通常,在选择这种助催化剂前,已经对主催化剂做过选择,做过少数实验,大致了解到一至数种主催化剂的优点和缺点。选择助催化剂的原则是,强化主催化剂的优点,而克服其缺点。
6、焙烧的目的是:?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),使之转化为所需要的化学成分,其中可能包括化学价态的变化;?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;?让微晶适度地烧结,提高产品的机械强度。
7、论述防止工业催化剂衰退的对策:(1)在不引起衰退的条件下使用;(2)增加催化剂自身的耐久性;(3)衰退催化剂进行再生。再生的方法主要有:?催化剂在反应过程中连续地再生;?反应后再生;?采用容易再生催化剂的反应条件。以上所述的,仅仅是有关催化剂活性衰退的一般对策,当然每种催化剂有其本身的规律,必须“对症下药”才能很好地解决催化剂的活性稳定和长周期使用的问题。
8、多相固体催化剂的基本构成组分有: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(例如稳定剂、抑制剂等)。 9、催化剂宏观物理性质测定的主要内容是:颗粒直径及粒径分布、机械强度测定、催化剂的抗毒稳定性及其测定、比表面积测定与孔结构表征。
10、主催化剂(活性组分)选择时,从“吸附和吸附热”推断催化活性的基本观点是:一般认为,多相催化反应中,反应物在催化剂作用下转变成生成物的过程可以分成下面几个步骤:?反应气体通过扩散接近催化剂;?反应气体和催化剂表面发生相互作用,也即发生化学吸附;?由于吸附,反应物分子的键变松弛或断裂,或同其他吸附分子相结合,在催化剂表面发生原子和分子的重排,也即发生化学反应;?新生成的分子作为生成物向气相逸散,也即产物脱附。由此可知,化学吸附是多相催化过程必经的步骤。反应物在催化剂表面上吸附成为活化吸附态,从而降低反应活化能,加快反应速率。化学吸附是固体催化剂表面活化的过程。吸附键太弱,不利于旧键的活化,而太强又不利于新键的形成。所以,当反应气体在催化剂表面上以适中的强度进行化学吸附时,其反应活性才是最好的。
11、工业催化剂使用中化学性毒物的特点和危害是:这是一种常见的毒物。毒物比反应物能够更强烈地吸附在催化剂活性中心上,由于毒物的吸附导致反应速率的迅速下降,这个过程是由于毒物和催化剂活性中心形成较强化学键从而改变了表面的电子状态,甚至形成一种稳定的、无活性的新化合物。化学吸附性的毒物可以分为两类:一类是当原料经过仔细净化后,原料中得毒物完全被除掉,已中毒的催化剂可继续使用,活性可以重新恢复的,成为暂时性毒物,这种中毒过程成为可逆中毒;另一类是使催化剂活性恢复很慢或不能完全恢复的毒物,成为永久性毒物,这个中毒过程成为不可逆中毒。升高温度时,脱附速率比吸附速率增加的快,从而中毒现象可以明显地减弱。
12、沉淀法制备催化剂中,影响沉淀形成的主要因素有:浓度,溶液中形成沉淀的首要条件之一就是其浓度超过饱和浓度;温度,溶液的过饱和度与晶核的生成和长大有直接关系,而溶液的过饱和度又与温度有关。一般来说,晶核的生长速度随温度的升高而出现极大值;pH值,既然沉淀法常用碱性物质作沉淀剂,因此沉淀物的生成在相当程度上必然受溶液pH值的影响,特别是制备活性高的混合物催化剂时更是如此;加料方式和搅拌强度,沉淀剂和待沉淀组分两者进行沉淀反应时,有一个加料顺序的问题,搅拌强度对沉淀的影响也是不可忽视的,不管形成何种形态的沉淀,搅拌都是必要的。综上所示,影响沉淀形成的因素是复杂的,在实际工作中,应根据催化剂性能对结构的不同要求,选择适当的沉淀条件,注意控制沉淀的类型和晶粒大小,以便得到预订结构和组成的沉淀物。
1、催化剂:起加速反应速率,控制反应方向或产物构成,而不影响化学平衡的一类作用的物质,它不在主反应的化学计量式中反映出来,即在反应中不被消耗。 2、催化作用:催化剂是一种能够改变化学反应的速率,而本身又不参与反应与最终产物的物质。
3、活化能:反应分子在反应过程中克服各种障碍,变成一种活化体,进而转化为产物分子
所需的能量。
4、阳离子交换树脂:在树脂的骨架中含有作为阳离子交换基团的磺酸基或羧基。(阴离子交换树脂类似)。
5、分子筛:具有较强的吸附能力,可以将比其孔径小的物质排斥在外,从而把分子大小不同的混合物分开,这种沸石材料称为分子筛。
6、催化剂活性:催化剂效能的高低选择性:用来衡量催化剂抑制副反应能力的大小。评价:对催化剂化学性质的考察与定量描述。(一、6)
7、机械强度:催化剂抗拒外力作用而不致发生破坏的能力。
8、寿命:催化剂在使用条件下维持一定活性水平的时间(单程寿命);每次活性下降后经再生又恢复到许可活性水平的累计时间(总寿命)。
9、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 *100%。 10、空速:在流动体系中,物料的流速(单位时间的体积或质量)/催化剂的体积 就是体积或者质量空速。
11、时空得率:每小时每升催化剂所得产物的量(STY)。
12、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 *100%。 13、活性中心:催化剂表面结构中某些特定的原子结构(经典催化理论)、电荷密度、几何形貌,对特定化学反应才具有催化能力的部位。
14、中毒:原料中极微量的杂质导致催化剂活性迅速下降的现象。
15、积碳:以有机物为原料的化工反应,常见的副反应,包括碳化物中元素碳的析出或沉积于催化剂上。
16、烧炭:即除碳,是积碳反应的逆反应,这是以水使碳企划而消去的水煤气反应,若改用氧气,也可生成谈的氧化物而消去碳。
17、离子交换法:某些催化机利用离子交换反应作为其主要制备工序的化学基础,制备这类催化剂的方法即为离子交换法
18、中型评价试验:催化剂装填量,介于微小型评价与大型工业装置之间,催化反应的原料则应与工业大装置一致。(一、8)
1催化剂的基本特点:1、能加快反应速率,本身并不进入化学反应的计量;2、对反应类型、反应方向、产物的结构具有选择性;3、只能加速热力学上可能进行的化学反应;4、只能改变化学反应速率不能改变化学平衡的位置;5、对正反应方向有效地催化剂对逆反应方向也有效。
2催化剂的分类:按聚集和状态分为气液固;按化学键分为金属件、等极键、离子键、配位键;按元素周期分为主族元素、过渡元素;按催化剂组成及使用功能分为金属、半导体氧化物和硫化物、绝缘性氧化物、酸;按工艺与工程特点分为多相固体催化剂、均相配合催化剂、酶催化剂。
3多相固体催化剂:催化剂和反应物处于不同相,催化剂为固体,气-固相催化剂和液-固相催化剂,从化学成分上看,这类工业催化剂主要含有金属、金属氧化物或硫化物、复合氧化物、固体酸、碱盐等,以无机物构建其基本材质,包括主催化剂(起催化作用的根本性物质)、共催化剂(能和前者同时起催化作用的组分)、助催化剂(提高主催化剂活性、选择性,改善催化剂耐热性、抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分)、载体(增大表面积,提高耐热性和机械强度,有时还能担任共催化剂和助催化剂的角色);其他如稳定剂、抑制剂等。 4 固体非均相催化剂的优缺点。优点:气液相产物易与固体相催化剂分离;满足其他操作过程,仅需要简单的设备设计和有限的操作,催化剂耐热性能好,过程易于控制,产品质量高。缺点:多相催化剂机理复杂,相间现象变得复杂,扩散和吸收、吸附等所有因素对反应速率起着重要作用,表面反应机理的分析十分困难。
5均相配合物催化剂的化学组成及优缺点。化学组成:由中心金属M和环绕在其周围的许多其他离子或中性分子(配位体)组成。凡是含有两个或两个以上孤对电子或π健的分子或离子,通称为配位体(一、1)优点:催化机理易于表征;不受相间扩散影响,活性较高。缺点:催化剂分离回收困难;需要稀有贵重金属;热稳定性差;对反应器腐蚀严重。 7催化剂活性评价中如何排除内扩散的影响,多相催化反应机理,答:排除内扩散影响的最好办法是通过不太复杂的试验来确定cat粒度。对于一个选定的反应器,改变评价cat的颗粒大小,测定其反应速率。如果不存在内扩散控制,其反应速率保持不变。改变孔径,增大目数,使cat颗粒直径变小。反应机理 起始原料通过边界层向催化剂表面扩散;起始原料向孔的扩散;孔内表面反应物的吸附;催化剂表面上的化学反应;催化剂表面产物的脱附;离开孔产物的扩散;脱离催化剂通过边界层向气相中的产物扩散。
8酶催化剂特点 高催化效率;选择性高;反应条件温和;可自动调剂活性。 9催化剂的工业制造方法:沉淀法、浸渍法、混合法、热熔融法、离子交换法。工业上对催化剂的要求 催化效率高;催化选择性好;廉价易得;环保、无毒、耐磨损、不易中毒。 10沉淀法分类:单组份沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法、浸渍沉淀法、导晶沉淀法。共沉淀法:是将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的一种方法。其特点是一次可以同时获得几个催化剂组分的混合物,而且各组分之间的比例较为恒定,分布也比较均匀,分散性和均匀性好。两种以上金属盐溶液?混合?氢氧化钠+碳酸钠?沉淀?形成非晶形沉淀?洗涤?干燥?焙烧?研磨?成型?活化?催化剂。
11为什么一般采用硝酸盐提供无机催化剂材料所需阳离子。绝大多数硝酸盐都可溶于水,并可方便地由硝酸与对应的金属或其氧化物、氢氧化物、碳酸盐反应制得。 12常用沉淀剂有哪些,它的选择原则是什么,常用沉淀剂有氨气、碳酸铵等铵盐,选择原则:尽可能是用易分解挥发的沉淀剂;形成的沉淀物要便于过滤和洗涤;溶解度要大;沉淀物溶解度很小;必须无毒。
13影响沉淀生成的因素,浓度、温度、ph值、加料方式、搅拌速度。浓度必须达到过饱和度;一般情况,晶核生长速度岁温度升高出现极大值;常用碱性物质做沉淀剂,所以受ph值影响;加料顺序、搅拌使浓度均匀。(三、1)
14什么是沉淀的陈化,什么时候采用陈化操作,其意义是什么,陈化:沉淀在其形成之后发生的一切不可逆变化称为沉淀的陈化。在晶型催化剂的制备过程中,沉淀的陈化对催化剂性能的影响显著。意义:基本消除细晶体,获得了颗粒大小均匀的粗晶体,空隙结构和表面积也发生了变化,由于粗晶体总面积较小,吸附杂质较少,在细晶体中的杂质也随溶解过程转入溶液。
15对催化剂焙烧的目的,温度的选择目的及作用:通过物料的热分解,除去化学结合水和挥发性物质,使之转化为所需要的化学成分;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;让微粒适度烧结,提高产品的机械强度。(二、2)焙烧温度:下线取决于干燥后物料中氢氧化物、硝酸盐、碳酸盐、铵盐之类易分解化合物的分解温度,上线结合焙烧时间一并考虑。
16浸渍法举例说明浸渍法制备催化剂的步骤,并说明浸渍法的优点,浸渍法是将载体放进含有活性物质(或连同助催化剂)的液体(或气体)中浸渍,达到浸渍平衡后,将剩余的液体除去,再进行干燥、焙烧、活化等与沉淀法相近的后处理。生产流程:载体的沉淀?洗涤、干燥?载体的成型?用活性组分溶液浸渍?干燥?分解(焙烧)?活化(还原) ?负载型金属催化剂。优点:可用既成外形与尺寸的载体,省去催化剂成型的步骤;可选合适载体,提供催化剂所需物理结构特性;负载组分多数情况下仅仅分布在载体表面上,利用率高、用量少、成本低。(四、1)
17浸渍法的分类及各类的操作要点,过量浸渍法 将载体浸入到过量的浸渍溶液中,待吸附
平衡后沥去过剩溶液,干燥活化后得到催化剂成品。等体积浸渍法 将需要量的活性物质配成水溶液,然后将一定量的载体浸渍其中,采用喷雾法。多次浸渍法 重复多次的浸渍、干燥和焙烧。(四、1)浸渍沉淀法:先浸渍后沉淀(定义:在普通浸渍法的基础上辅以沉淀法发展起来的一种新方法,即待盐溶液浸渍操作完成之后,再加沉淀剂,而使待沉淀组分沉积在载体上。(一、4)流化喷洒浸渍法。蒸汽相浸渍法。
18以合成氨催化剂为例,说明用热熔融法制备熔铁催化剂的性能影响因素,答:例:向粉碎过的电解铁中加入作为催进剂的Al2O3,、石灰、氧化铁等氧化物粉末,充分混合,然后装入细长的耐火瓷舟中,在900—950摄氏度温度下,置于H2或N2的气流中烧结。再向这种烧结试样中,按需要量均匀注入浓度为20%的硝酸钾溶液,吹氧燃烧熔融。熔融时,上述原料必须逐步少量加入,操作反复进行。影响因素:催化剂原料的性质和助剂配方外,熔炼温度、熔炼次数、环境气氛、熔浆冷却速度。
19树脂活化方法:将树脂装入离子交换柱中,对阳离子交换树脂注入比树脂交换容量大为过量的5%盐酸;对阴离子交换树脂注入比树脂交换容量大为过量的5%苛性钠;酸盐处理后用蒸馏水水洗。
20催化剂的形状对催化剂的哪些性能会产生影响,固定床、移动床、流化床和悬浮床等对催化剂有什么要求,1)会对催化剂的活性、选择性、强度、阻力等性能;2)固定床用催化剂:其强度、粒度、允许范围较大,可以在比较广的条件范围内操作。移动床用催化剂:由于催化剂需不断移动,机械强度要求高,形状通常为无角的小球。流化床用催化剂:为了保持稳定的流化状态,催化剂必须具有良好的流动性能,所以,流化床常用直径为20~150μm或更大直径的微球颗粒。悬浮床层催化剂:为了在反应时使催化剂颗粒在液体中易悬浮循环流动,通常用微米级至毫米级的球形颗粒。
21固体催化剂成型的选择应该考虑哪些因素在,1).成型前物料的物理性质;2)成型后催化剂的物理、化学性质。
22固体催化剂有几种成型方法,1)压片成型;2)挤条成型; 3)油中成型; 4)喷雾成型; 5)转动成型。
23简述Y型和ZSM-5型分子筛的制备方法,1)通常生产Y型分子筛所用的硅酸钠是模数(即S2O3/Na2O摩尔比)3.0~3.3的浓度较高的工业水玻璃,用时稀释。偏铝酸钠、氢氧化钠与水玻璃反应生成硅铝酸钠,称为成胶。成胶后的硅铝酸钠胶粒一定温度和时间晶化成晶体,再洗涤晶体即得Y型分子筛。2)将硫酸钠、氯化钠、硫酸铝、以及硅酸钠等按一定配比和加料方式,加入热压釜中,反应保持一定的时间和温度,凝胶、结晶、洗涤、焙烧后,得钠型的NaZSM-5分子筛。
24表示固体催化剂宏观物理性能参数有哪些,1)颗粒直径及粒径分布;2)机械强度; 3)抗毒稳定性; 4) 比表面积与孔结构。(二、3)
25表示固体催化剂微观物理性能的参数有哪些,表面活性;2)金属粒子大小及其分布;3)晶体物相(晶相);4)晶胞参数;5)结构缺陷;6)催化剂表面的化合价态及电子状态、电学和磁学性质。
26催化剂活性测定方法分为流动法和静态法,二者区别,流动发的反应系统是开放的,供料连续或半连续。静态法的反应系统是封闭的,供料不连续。
27积分反应器的优缺点,微分反应器的优缺点,积分反应器:优点,与工业反应器甚相接近,且常常是后者的按比例缩小,对某些反应可以较方便的得到cat评价数据的直观结果。缺点,热效应大,反映床层轴向和径向温度不均一和恒定,反应速率数据可比性较差。微分反应器优点:(1)热效应小,易达温要求,反应器中组成的浓度沿催化床的变化很小,一般可以看作是恒定,故在整个催化剂反映床层中反应温度可以看作恒定,可以从实验上直接测到与确定温度相对应的反应速率。(2)反应器的构造相对简单。缺点(1)所得数据常是初
速。(2)分析要求精度高。
28无梯度反应器优点:可以直接而又准确的求出反应速率数据。按气体的流动方式分为外循环式、连续搅拌釜式、内循环式三类。
29评价和比较催化剂(cat)抗毒稳定性的方法,(1)在反应气其相中加入一定浓度的毒物,使催化剂中毒,而后换用纯净原料进行试验,视其活性和选择性能否恢复,若为可可逆中毒,可观察到一定程度的恢复。(2)在反映气象中逐量加入有关毒物至活性和选择性维持在给定的水准上,视能加入毒物的最高浓度。(3)将中毒后的催化剂通过再生处理,视其选择性和活性恢复的程度,永久性(不可逆)中毒无法再生。
30常用的测定总比表面积的方法有哪两种,(1)BET法(2)色谱法 测定活性比表面积的方法有化学吸附法和色谱法。
31经典的BET法的依据是什么模型,该模型的假设是什么,经典的BET法的依据模型是理想吸附(或称兰格缪吸附)的物理模型。假设:(1)固体表面上各个吸附位置从能量角度而言都是等同的,吸附时放出的吸附热是相同的。(2)每个吸附位置只能吸附一个顶点,而已吸附质点之间的作用力则认为可以忽略。
32通常将催化剂中的孔按照孔径大小分为三个部分,孔半径小于10mm为细孔,10~200mm为粗孔,大于200mm为大孔。大孔可用光学显微镜直接观察和压贡法直接测定,气体可用气体吸附法。
33电子显微镜在催化剂研究中的应用有哪些,用电子显微镜可观察到催化剂外观形貌,进行颗粒度的测定和晶体结构的分析,同时还可研究高聚物的结晶,催化剂的组成与形态以及高聚物的生长过程,齐格勒—纳塔体系的催化剂晶粒大小,晶体缺陷等。
射线结构分析在催化剂研究中的应用有哪些,在催化剂研究中主要用于测定晶体物34 X—
质的组成,晶胞常数和微晶大小,也有用于比表面积和平均孔径及粒子大小分布的辅助测定,x射线荧光分析还用于元素的定性或半定量来那个分析。
35热重曲线上阶梯的位置,高度和斜度各表示什么,阶梯位置:失重顺序 高度:失重比例 斜度:失重速率。
36阐述工业催化剂开发经历的步骤?资料准备——催化剂参考样品的剖析——配方筛选——小试——扩大实验——(中型制备试验——中型评价实验)——新型催化剂的工业生产,试用和换代开发。
37画出dowden建议设计的催化剂设计程序图:靶反应-化学计量分析-热力学分析-分子反应机理-表面反应机理-反应通道-催化剂性质-催化剂材料-推荐的催化剂。
38元素周期表中的过渡金属元素常作为催化剂活性组分和助催化剂使用,请说明为什么,“d区”过渡金属在催化剂中有最为成功的应用,其元素的原子最外层电子为d层原子轨道结构,尤其是7族,常被人们称为催化金属族。“s”区过渡金属中的IA族碱金属,由于在催化条件下易于成离子状态,常作为助催化剂使用。
39举例说明主催化剂选择的半经验规则:对于某一催化反应或是某些类型的若干催化反应的研究发现了不同催化剂所显示的活性呈现有规律的变化(例如 稀土元素对环己烷脱氢的催化活性随元素中4f电子数增加而升高),把这些局部经验所得的规律性作为“样本”,通常就不必在酸碱催化的样本中寻找催化剂。
40助催化剂分类及选择原则:调变性助催化剂 强化主催化剂的优点,而克服其缺点。结构性助催化剂 有较高熔点,在使用条件下是稳定的,最好不易被还原成金属;对催化反应是惰性的;不与活性组分发生化学反应
41催化剂载体选择时应考虑的因素有哪些,答:(1)化学方面:比活性,活性组分间的相互作用,cat失活和反应物或溶剂无相互作用。(2)物理方式:比表面积,孔隙率,颗粒尺
寸与形状,机械稳定性,热稳定性,堆密度,活性相稀释,可分离等。 42用数学模拟方法与催化剂使用技术的密切结合,工业催化剂的操作设计可以解决哪几方面的问题,答:(1)工业催化反应器操作分析及其优化(2)进行催化反应器的性能核算(3)催化剂寿命预报 (4)更换催化剂的经济评价。
43为什么有时要对催化剂进行钝化操作,答:处于活化态的金属催化剂,在停车卸出前,有时需要进行钝化。否则,可能因卸出催化剂突然接触空气而氧化,剧烈升温,引起异常升温或燃烧爆炸。
44催化剂失活的原因有哪些,答:主要是玷污、烧结、积碳、组分流失和中毒。 45什么是化学型中毒,什么是选择性中毒,答:化学型毒物:毒物比反应物能够更强烈地吸附在催化剂活性中心上,由于毒物的吸附导致反应速率的迅速下降,这个过程是由于毒物和催化剂活性中心形成较强化学键,从而改变了表面的电子状态,甚至形成一种稳定的,无活性的新化合物。(二、5)选择性毒物:有些催化剂毒物不是损害催化剂的活性,而是使催化剂对复杂反应的选择性变坏。
46选择主催化剂从“活性样本”推断的基本思路是什么,答:从过去到至今,对于某一催化反应或是某一些类型的若干催化反应的研究(如氧化还原反应,取代反应等),常常发现不同催化剂所显示的活性,显现有规律的变化,因为我们要着手设计的催化反应,与过去已经研究过的某些催化反应有某种类似之处,因此把这种局部经验或规律当作“活性样本”,以提供一个催化活性的定性概念,这可以缩小范围,减少实验工作量。 47调变性助催化剂及其选择的原则,答:调变性助催化剂能在一定范围内改变主催化剂的本证活性和选择性。选择原则:强化主催化剂的优点,而克服其缺点。 48.简述焙烧在cat制备中所起的作用,答:(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等),使之转化为所需要的化学成分,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。
49.防止工业催化剂衰退的对策:在不引起衰退的条件下使用;增加催化剂自身的耐久性;衰退催化剂的再生再生的方法:催化剂在反应过程中连续的再生;反应后再生;采取以再生催化剂的反应条件。
1. 多相固体催化剂:是目前石油化学等工业中使用比例最高的催化剂,其中包括气-固相催化剂和液-固相催化剂,前者前者应用更广泛。从化学成分上看,这类工业催化剂主要含有金属,金属氧化物或硫化物,复合氧化物,固体酸,碱,盐等,以无机物构建其基本材质。 2. 助催化剂:是催化剂中具有提高主催化剂活性,选择性,改善催化剂的耐热性,抗毒性,机械强度和寿命等性能的组分。虽然助催化剂本身并无活性,但只要在催化剂中添加少量助催化剂,即可明显达到改进催化剂性能的目的。
3. 助催化剂通常分为以下几种:
?结构助催化剂:能使催化剂活性物质粒度变小,表面积增大,防止或延缓因烧结而降低活性等。
?电子助催化剂:由于合金化使空d轨道发生变化,通过改变主催化剂的电子结构提高活性和选择性。
?晶格缺陷助催化剂:使活性物质晶面的原子排序无序化,通过增大晶格缺陷浓度提高活性。
4. 共沉淀法:将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的一种方法。 5. 均匀沉淀法:即先使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合,预先造成一种十分均匀的体系,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等方式,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。
6. 均相配合物催化剂:在化学组成上是由通常所称的中心金属M和环绕在其周围的许多其他离子和中性分子(即配位体)组成。
7. 浸渍沉淀法:是在普通浸渍的基础上辅以沉淀法发展起来的一种新方法,即待盐溶液浸渍操作完成之后,再加沉淀剂,而使待沉淀组分沉淀积在载体上。
8. 过量浸渍法:将载体浸入过量的浸渍溶液中(浸渍液体体积超过载体可吸收体积),待吸附平衡后,沥去过剩溶液,干燥,活化后得催化剂成品。
9. 离子交换法:是借用离子交换剂作为载体,以阳离子的形式引入活性组分,制备高分散,大比表面积,均匀分布的附载型金属或金属离子催化剂。
10. 积分反应器:即一般实验室常见的微型管式固定床反应器。
书中横卧着整个过去的灵魂——卡莱尔
人的影响短暂而微弱,书的影响则广泛而深远——普希金
人离开了书,如同离开空气一样不能生活——科洛廖夫
书不仅是生活,而且是现在、过去和未来文化生活的源泉 ——库法耶夫
书籍把我们引入最美好的社会,使我们认识各个时代的伟大智者———史美尔斯
书籍便是这种改造灵魂的工具。人类所需要的,是富有启发性的养料。而阅读,则正是这种养料———雨果
范文四:偿债周期的名词解释
偿债周期
1简介
是指从举借债务开始,直至完全偿还债务为止,所经历的时间,为一个偿债周期。通常由债权、债务双方,根据债务方偿债能力共同订立。还款方式通常为按揭分期偿还。
2计算方法
偿债周期=生息负债/(利润总额+折旧+摊销+财务费用)
生息负债=短期借款+应付票据+长期借款+一年内到期长期借款 3偿债能力
偿债能力是指企业偿还各种债务的能力。企业的负债按偿还期的长短,可以分为流动负债和长期负债两大类。其中,反映企业偿付流动负债能力的是短期偿债能力。短期偿债能力由以下几个方面决定:
一、企业的经营能力
经营能力强,相应获取利润的能力也高,对短期偿债的能力也强 二、企业流动资产结构及其流动性
流动资产越大,短期的偿债能力也越强。
但同时如果是存货流动资产,由于其变现能力较差,短期偿债能力也大打折扣 如果应收帐款和存货周转速度占比较大,则变现能力强,短期偿债也强 三、企业流动负债结构
负债偿还中现金比例高低
如何短期借款,应缴款项较大,由对现金需求较大,影响企业偿债 如果预收货款占比较大,由有足够的存货付款
四、企业的信用等级
五、企业的融资能力
范文五:催化作用原理(名词解释+填空)
【名词解释】
1、可持续发展:既满足当代人的需求,又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展称为可
持续发展。
2、催化裂化: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
过程。
3、加氢裂化 :在较高的压力和温度下,氢气经催化剂作用使重质油发生加氢、裂化和异构化
反应,转化为轻质油(汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烃的原料)的加工过程。
4、催化重整:是在催化剂作用下从石油轻馏分生产高辛烷值汽油组分或芳香烃的工艺过程。
5、加氢精制:是指在催化剂和氢气存在下,石油馏分中含硫、氮、氧的非烃组分发生脱除硫、
氮、氧的反应,含金属有机化合物发生氢解反应,同时,烯烃发生加氢饱和反应。
6、温室效应:由于大气层中的某些气体对太阳辐射的红外线吸收而导致大气层温度升高,地球
变暖的现象。
7、催化剂:是一种能够改变一个化学反应的速度,却不改变化学反应热力学平衡位置,本身在
化学反应中不被明显消耗的化学物质。
催化作用:指催化剂对化学反应所产生的效应。
8、活化 :通过还原或硫化使催化剂活性组份由金属氧化物变为金属态或硫化态的过程。
9、化学吸附是反应物分子活化的关键一步,反应物分子与催化活性表面相互作用产生新的化学
物种——反应活性物种。
10、吸附现象:当气体与清洁的固体表面接触时,在固体表面上气体的浓度高于气相的现象。
吸附质:被吸附的气体。
吸附剂:吸附气体的固体。
吸附态:吸附质在固体表面上吸附后存在的状态。
吸附中心或吸附位:通常吸附是发生在固体表面的局部位置,这样的位置。
吸附中心与吸附态共同构成表面吸附络合物。
吸附平衡:当吸附过程进行的速率与脱附过程进行的速率相等时,表面上气体的浓度维持不变的状态。
11、积分吸附热
在一定温度下,当吸附达到平衡时,平均吸附1mol 气体所放出的热量称为积分吸附热q 积。 微分吸附热
催化剂表面吸附的气体从n mol 增加到 (n+dn ) mol 时,平均吸附每摩尔气体所放出的热量。
12、化学吸附态一般是指吸附物种在固体表面进行化学吸附时的化学状态、电子结构和几何构
型。
13、凡是能给出质子的物质称为酸(B 酸)
所谓酸(L 酸) ,乃是电子对的受体,如BF 3
固体酸:能给出质子或者接受电子对的固体称为固体酸。
14、相容性:
发生催化反应时,催化剂与反应物要相互作用。除表面外,不深入到体内,此即相容性。
15、 d 带空穴:
金属镍原子的d 带中某些能级未被充满,称为“d带空穴”。
16、溢流现象是指固体催化剂表面的活性中心(原有的活性中心) 经吸附产生出一种离子或者自
由基的活性物种,它们迁移到别的活性中心处(次级活性中心) 的现象。
17、结构敏感反应:反应速率对金属表面的微细结构变化敏感的反应。
结构不敏感反应:反应速率不受表面微细结构变化的影响。
18、沸石:自然界存在的结晶型硅铝酸盐(由于晶体中含有大量结晶水,加热汽化,产生类似
沸腾的现象,故称为沸石)
19、分子筛:人工合成的结晶型硅铝酸盐。
20、催化剂失活或衰变:在催化剂使用过程中反应活性(转化率)随运转时间而下降的现象。
21、结焦:或称积碳,是指催化剂表面上生成含碳沉积物的过程。
22、中毒:催化剂所接触的流体中的少量杂质吸附在催化剂的活性位上,使催化剂的活性(选
择性)显著下降甚至消失,称之为中毒。
23、选择性中毒:利用毒物分子对某些活性部位的选择性吸附来抑制或中毒不希望的催化活性,
提高催化选择性。
24、烧结:粉状或粒状物料加热至一定温度范围时固结的过程
催化剂的烧结:在使用过程中,微晶尺寸逐渐增大或原生颗粒长大的现象。
【填空】
1、“催化”一词包含三重意思,即指催化科学、催化技术和催化作用。
催化科学是研究催化作用的原理,而催化技术则是催化作用原理的具体应用。
2、中国的资源现状:缺油、少气、多煤。
3、石油炼制过程常见与催化有关的过程
1)催化裂化、 2)加氢裂化、 3)催化重整、 4)加氢精制
4、加氢精制(加氢处理)典型反应如下:
加氢脱硫(HDS )、加氢脱氮(HDN )、加氢脱氧(HDO )、加氢脱金属(HDM )
5、GTL :天然气制乙醇、CTL :煤制油、 MTO :甲醇制烯烃、MTP :甲醇制丙烯; MTH :甲醇制烃、MTG :甲醇制汽油、MTGD :甲醇制柴油。
6、绿色化学的现代内涵——5R 原则
1 2、 34.再生——Regeneration 、 5.拒用——Rejection
7、催化作用的特征:
1 23)对加速反应具有选择性 4)催化剂寿命
催化作用的本质
9、在评价一个催化剂的价值时,有四个最重要的因素:
1 、23 、410、反应器与催化剂颗粒直径比
11、
12、加入助催化剂的目的:1)帮助载体——载体助剂; 2)帮助活性组分——活性助剂
13、按催化反应系统物相的均一性分:均相催化反应、多相(非均相)催化反应、酶催化反应
按催化剂的作用机理分类:氧化还原催化反应、酸碱催化反应、配位催化反应
14、固体表面的酸性质包括如下几方面:
1)表面酸中心类型 红外光谱法(鉴别酸中心类型:B 酸、L 酸)
2)酸强度 正丁胺指示剂滴定法、气态碱分子吸附-脱附法(TPD)
3)酸量 正丁胺指示剂滴定法、气态碱分子吸附-脱附法(TPD)
① 吡啶吸附后红外光谱:
B 酸:会在-1处有一特征峰;
L 酸:会在-1处有一特征峰。
注:~1490cm -1处的特征峰代表的是两种酸中心的总和峰。
B 酸中心上IR 特征吸收峰为-1 ;
L 酸中心上IR 特征吸收峰为 -1
15、溢流现象的发生至少两个必要的条件: (A)溢流物种发生的主源;
(B)接受新物种的受体,它是次级活性中心。
16、正碳离子的稳定性: 叔正碳离子 > 仲正碳离子 > 伯正碳离子 > 甲基
异构化推动:能量 叔正碳离子 < 仲正碳离子=""><>
17、ZSM -5 沸石分子筛作为催化裂化助剂的作用:
生产高辛烷值汽油、降低汽油烯烃含量或多产丙烯等低碳烯烃。
18、加氢脱硫(HDS)反应: 加氢脱氮(HDN)反应速度:
脂肪胺、苯胺等非杂环化合物 >> 五元环(吡咯) 氮化物 > 六元环(吡啶) 杂环氮化物 含氧化合物的氢解反应(HDO )反应速度大小依次为:环烷酸 > 酚类 > 呋喃
19、当分子结构相似时,这三种杂原子化合物的加氢反应速度大小依次为:
含硫化合物 > 含氧化合物 > 含氮化合物 20、催化剂失活或衰变失活原因:化学的、热的、机械的。
结焦:酸结焦、脱氢结焦、离解结焦。
21、各类催化剂的主要失活原因:
固体酸: 结焦、中毒 金属催化剂: 中毒、烧结、结焦、组分挥发 金属氧化物: 组分挥发,相变化、结焦。 22、失活原因:积炭、氯的流失、铂晶粒的聚结、中毒。 23、再生步骤:烧焦、氯化、氧化(更新)、还原。 24、ZSM-5分子筛:结焦失活、水热失活、中毒失活。
【催化剂】
例子:Pt-Re/γ-Al 2O 3-Cl:
分析:Pt :主要活性组分,具有较高的脱氢活性。
Re :助剂,与Pt 晶粒的角、边和台阶上的低配位数部位键合,减少氢解活性(Re )部位,
降低脱氢活性(Pt ),抑制结焦,提高稳定性。
γ-Al 2O 3:载体,提供酸性;促进B 酸(Mo )、抑制L 酸(Co )。
-Cl :载体与调变型助剂,增加体系的 酸性,异构化活性。
补:1、硅酸铝或是分子筛:提供B 酸酸性,与中等强度的L 酸协同。
2、Ir :脱氢环化能力越强,氢解能力也强(比Re 强)。
3、如在催化剂Pt-Ir-Ti /γ-Al 2O 3-Cl 中,Ti 的加入可以弱化Ir 的氢解能力,
4、Pt-Sn /γ-Al 2O 3-Cl 中Sn 没有氢解活性。
5、催化剂失活原因:积炭、氯的流失、铂晶粒的聚结、中毒。
金属催化剂失活:结焦、组分挥发、烧结 、 中毒。
6、再生步骤:烧焦、氯化、氧化(更新)、还原。