稀土催化剂ppt课件.ppt

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1、稀土催化剂内容一、背景知识二、石油加工催化剂三、机动车尾气的净化催化剂一、背景知识1、催化剂定义1976年，IUPAC（国际纯粹与应用化学联合会）公布的催化作用的定义是：“催化作用是一种化学作用，是靠用量极少而本身不被消耗的一种叫做催化剂的外来物质来加速化学反应的现象”。并解释说，催化剂能使反应按新的途径通过一系列基元步骤进行，催化剂是其中第一步的反应物，最后一步的产物，意即催化剂参与了反应，但通过一次化学循环后又恢复到原来的组成。一、背景知识2、特征值活性选择性收率空速稳定性机械强度寿命一、背

2、景知识活性催化剂活性，指物质的催化作用的能力，是催化剂的重要性质之一。物质的催化活性是针对给定的化学反应而言的。工业生产上常以每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反应物的数量来表示，如每立方米催化剂在每小时内能使原料转化的千克数。由于固体催化剂作用是一种表面现象，催化活性与固体的比表面积的大小、表面上活性中心的性质和单位表面积上活性中心的数量有关。为了描述不同物质的催化活性的差异，也常将每单位表面积的催化剂在单位时间内能转化原料的数量称为比活性;将每个活性中心在1秒钟内转化的分子数称为

3、周转数或转化数。一、背景知识选择性，催化剂的重要性质之一，指在能发生多种反应的反应系统中，同一催化剂促进不同反应的程度的比较。选择性实质上是反应系统中目的反应与副反应间反应速度竞争的表现，它们与这些反应的特性、促成这些反应的活性中心的活性、反应条件等有关。在测量催化活性的同时，只要加适当的专用装置测得各种反应产物的分布，即可求得该催化剂的选择性。一、背景知识收率，是指在化工生产中，投入单位数量原料获得的实际生产的产品产量与理论计算的产品产量的比值。同样的一个化学反应在不同的气压、温度下会有不同的

4、收率。一般而言，收率在90%以上是很高的收率，75%以上是不错的收率，60%左右是一般的收率，30%以下是很低的收率。收率=转化率*选择性一、背景知识空速是指单位时间里通过单位催化剂的原料油的量，它反应了装置的处理能力。空速有两种表达形式，一种是体积空速，另一种是质量空速。对于给定的装置，进料量增加时空速增大，空速大意味着单位时间里通过催化剂的原料多，原料在催化剂上的停留时间短，反应深度浅。相反，空速小意味着反应时间长，降低空速对于提高反应的转化率是有利的。但是，较低的空速意味着在相同处理量的情

5、况下需要的催化剂数量较多，反应器体积较大，在经济上是不合理的。所以，工业上空速的选择要根据装置的投资、催化剂的活性、原料性质、产品要求等各方面综合确定。一、背景知识催化剂稳定性通常用“寿命”来表示。它是指催化剂从开始使用至它的活性下降到不能再用的程度所经历的时间，这个所谓的“程度”取决于使用的技术指标。催化剂稳定性包括对高温热效应的耐热稳定性，对摩擦、冲击的机械稳定性以及时毒化作用的抗毒稳定性。一、背景知识影响催化剂的机械强度的因素很多，主要是催化剂的化学、物理性能，催化剂的制备方法，制备工艺流

6、程与制备条件．催化剂在运输、装填和使用过程中，要经受各种压力、撞击、摩擦，因此催化剂应当具有足够的抗压、抗撞击和抗摩损的强度．不同的催化剂的各种强度的测定，在目前尚无统一的标准．一、背景知识引起催化剂效率衰减而缩短其寿命的原因很多，主要有：原料中杂质的毒化作用（又叫催化剂中毒）；高温时的热作用使催化剂中活性组分的晶粒增大，从而导致比表面积减少，或者引起催化剂变质；反应原料中的尘埃或反应过程中生成的碳沉积物覆盖了催化剂表面，（黑色颗粒为镍，丝状物为碳沉积物）；催化剂中的有效成分在反应过程中流失；强

7、烈的热冲击或压力起伏使催化剂颗粒破碎；反应物流体的冲刷使催化剂粉化吹失等一、背景知识3、稀土独特的化学性能稀土元素多达17种元素，其电子结构的特点是最外层为4f1+n5d0~1s2,正常状态下大多数稀土元素的5d轨道为空，空轨道可用作催化作用电子转移站，外层电子结构作为络合物的中心原子，具有从6~12的各种配位数。稀土元素的这种配位数的可变性决定了它们具有剩余的“原子价”。一、背景知识因为4f具有7个后备价电子成键能力，起着各种“后备化学键”或“剩余原子价”的作用。因此稀土元素及其氧化物具有较高

8、的催化活性。不仅本身具有催化活性，还可以作为添加剂或助催化剂，以提高催化剂的催化性能，尤其是抗老化能力和抗中毒能力。二、石油加工催化剂1、催化裂化反应即将大分子烃类分子催化裂化为小分子烃类分子，也就是将重质油转化为轻质油，是最关键的石油二次加工手段。包括以下三个步骤裂化异构化氢转移二、石油加工催化剂2、稀土-分子筛催化剂稀土元素作为一个重要组分被引入到裂化催化剂后能显著提高催化剂的活性和稳定性，大幅提高原料油裂化转化率，增加汽油和柴油的产率。同时还具有原油处理量大、轻质油收率高、生焦率低、催化剂