催化剂工程导论复习提纲PDF.pdf
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催化化学复习资料(一)引言概述:催化化学是化学领域中一门重要的学科,它研究的是催化剂如何促进化学反应的进行。
本文将针对催化化学进行复习,介绍催化剂的分类、催化反应的基本原理、催化剂的活性与选择性、催化剂的失活与再生以及催化反应中的动力学等内容。
一、催化剂的分类:1. 酸催化剂:介绍酸催化剂的作用原理和优点。
2. 碱催化剂:介绍碱催化剂的作用原理和应用领域。
3. 金属催化剂:介绍金属催化剂的特点和催化机理。
4. 酶催化剂:介绍酶催化剂在生物催化中的应用和特点。
5. 复合催化剂:介绍复合催化剂的结构和催化性能。
二、催化反应的基本原理:1. 催化反应的速率方程:介绍催化反应速率方程的推导和应用。
2. 催化剂与反应物之间的作用:探讨催化剂与反应物之间的作用机制和热力学因素。
3. 控制催化反应的条件:介绍催化反应的温度、压力和物质浓度等因素在催化反应中的作用。
4. 催化反应的平衡与动力学:解释催化反应达到平衡态和动力学控制的条件和方法。
5. 催化反应的催化剂和反应物的选择:讨论选择适当催化剂和反应物的重要性和方法。
三、催化剂的活性与选择性:1. 催化剂的活性和活性中心:介绍催化剂的活性和活性中心的定义和重要性。
2. 催化剂的选择性:探讨催化剂的选择性与反应路径的关系和调控方法。
3. 催化剂的表面修饰:介绍通过表面修饰提高催化剂活性和选择性的方法和原理。
4. 催化剂的载体:讨论不同载体对催化剂活性和选择性的影响和选择方法。
5. 催化剂的形态效应:解释催化剂形态对反应活性和选择性的影响和调节方法。
四、催化剂的失活与再生:1. 催化剂的失活类型:介绍物理失活和化学失活两种催化剂失活的类型和机制。
2. 催化剂的再生方法:探讨常见的催化剂再生方法和实际应用情况。
3. 催化剂失活的原因与控制:解释催化剂失活的原因和控制方法。
4. 催化剂寿命评价:介绍催化剂寿命评价的方法和实际应用。
5. 催化剂的稳定性:讨论提高催化剂稳定性的措施和研究方向。
第一章1.1953年Ziegler-Natta型催化剂的问世,是化工里程碑。
2•合成氨工业是最伟大的工艺开发:把催化剂理论和工艺实际相结合,解决了热力学、催化剂筛选、高压的问题。
3. Wachker :乙烯制备乙醛,采用纯乙烯和纯氧,催化剂原位再生,乙烯大量过剩,维持在爆炸极限上限操作,压力为0.3mpa,温度为373K,乙烯经纯化后再生,依稀的收率打95%.4. 催化剂的基本特性:a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b 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c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d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e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。
5. 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。
6. 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。
第二章1. 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。
2. 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。
3. 沉淀法的流程:两种以上的金属盐溶液-混合-沉淀剂-沉淀-晶型或非晶型的沉淀-洗涤干燥焙烧-研磨成型活化-催化剂。
4. 共沉淀:将两个或多个组份同时沉淀。
关键:T、PH 搅拌程度,加料顺序5. 均匀沉淀:首先使沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合,形成均匀的体系,调节温度和时间,逐渐提高PH 是沉淀缓慢进行。
关键:沉淀剂的选择温度和PH的控制。
6. 洗涤:沉淀法制备催化剂特有的操作EG硝酸铝和氨水-中和-洗涤-老化-过滤-酸化-成型-干燥-煅烧-成品7. 沉淀剂的选择原则:a尽可能使用易分解挥发的沉淀剂b形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤c沉淀剂的溶解度要大d沉淀物的溶解度应很e沉淀剂必须无毒,不应造成环境污染。
1.催化剂的定义是:催化剂是一种能够改变一个化学反应的反应速度,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地消耗的化学物质。
2.催化作用是指催化剂对化学反应所产生的效应。
3.催化剂的基本特征:1)催化剂只能加速热力学上可以进行的反应,而不能加速热力学上无法进行的反应。
2)催化剂只能加速反应趋于平衡,不能改变平衡的位置(平衡常数)。
3)催化剂对反应具有选择性;4)催化剂的寿命。
4.工业催化剂一般有哪些组分组成?各组分具有什么功能?①活性组分:提供改变反应历程的组分,多为金属、氧化物、酸碱②载体组分:提供高的比表面积、孔结构、活性组分的分散剂、粘合剂、或支撑体。
多数为硅和铝的氧化物③助催化剂组分:催化剂的辅助组分,本身没有活性或者活性很低,用于活性组分或载体改性。
5.载体的功能主要体现在哪几个方面?(分散作用、稳定作用、支撑作用,传热和稀释作用、助催化作用)①提供适宜的比表面和孔结构②维持催化的形状和机械强度③改善催化剂热传导性④提高催化剂中活性组分分散度⑤提供附加活性中心⑥活性组分和载体的溢流现象和强相互作用6.催化剂的反应性能是评价催化剂好坏的主要指标,它包括催化剂的活性、选择性和稳定。
7.多相催化反应过程中,从反应物到产物一般经历哪些步骤包括五个连续的步骤。
(1)反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散;(2)反应物分子在催化剂表面上吸附;(3)被吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应;(4)反应产物自催化剂表面脱附;(5)反应产物离开催化剂表面向催化剂周围的介质扩散。
8.当气体与固体表面接触时,固体表面上气体的浓度高于气相主体浓度的现象称为吸附现象。
9.几种等温吸附等温吸附平衡过程用数学模型方法来描述可得到等温方程,其中包括:Langmuir(朗格缪尔)等温方程,Freundlich(弗郎得力希)等温方程,T}MKI}IH(焦姆金)等温方程及BET(Brunauer, Emmett 及Teller)等温方程等。
工业催化复习纲要第一章催化剂与催化作用1.催化剂的定义与特征催化剂是一种物质,它能加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由能变化改变反应途径,降低反应活化能,加快反应速度(催化剂的共性—活性),催化剂对反应具有选择性(催化剂的专用性),只能加速热力学上可行的反应,而不能加速热力学上不能进行的反应,只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡位置(平衡常数)2、催化反应分类催化反应机理分类反应:均相催化反应非均相(多相)催化反应酶催化反应机理:酸碱型催化反应氧化还原型催化反应2.催化剂的基本组成以及表示方法:主催化剂助催化剂载体4. 催化剂的反应性能:活性稳定性选择性 (转化率选择性产率) 活性:催化剂对反应加速的程度,用来衡量催化剂效能大小的指标稳定性是指催化剂活性和选择性随时间变化的情况热稳定性(活性组分挥发、流失;活性组分烧结或微晶长大,进而比表面、活性位减少)化学稳定性(稳定的催化剂化学组成和化合状态,活性组分和助催化剂不产生化学变化)抗污稳定性(催化剂表面积焦、积炭)抗毒稳定性(催化剂对有害物质毒化的抵抗能力)选择性:指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。
用来描述催化剂上两个以上相互竞争反应的相对速率S(选择性)= [转化为目的产物所消耗的该反应物量 / 某反应物转化总量] × 100%Y(产率) = 转化率×选择性第二章吸附作用与多相催化1.多相催化的反应过程 (外扩散内扩散阻力消除措施效率因子)外扩散:反应物分子从气流中向催化剂颗粒外表面扩散(孔)内扩散:反应物分子从颗粒外表面向颗粒内表面扩散吸附:反应物分子在催化剂内表面吸附表面反应:吸附的反应物分子在催化剂表面上反应脱附:产物分子自催化剂内表面脱附(孔)内扩散:产物分子从颗粒内表面向颗粒外表面扩散外扩散:产物分子从催化剂颗粒外表面向气流中扩散効率因子η = 观测的反应速度 / 本征反应速率 < 12.吸附作用 (类型强弱大小)物理吸附和化学吸附化学吸附大于物理吸附3.固体吸附剂的表面模型理想表面模型(Langmuir表面模型)——理想吸附固体表面能量分布均匀,吸附分子间无相互作用●真实表面模型——真实吸附原有不均匀表面模型(Surface heterogeneity)固体原有表面能量分布是不均匀的。
“催化基础导论”课程复习大纲绪论知识点:催化作用的重要性催化作用与催化剂知识点:催化剂基本概念,作用特征,催化剂组成;重点:1.催化剂、催化作用、催化循环的表述方法。
2.催化剂的四个作用特征,催化剂如何加快化学反应速度;3.熟悉催化剂的组成。
4.催化剂的性能指标。
问题:1. 催化剂作用的特征有那些?催化剂能否改变化学平衡?只加速热力学上可进行的反应只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡的位置对反应具有选择性催化剂有一定的寿命2. 催化剂是如何加快化学反应速度的?使用催化剂是通过降低反应活化能来提高反应速率和控制反应方向的最有效方法3. 催化剂为什么具有寿命?P224. 催化循环?P225. 催化剂的组成及其作用(载体、助催化剂的功能)?活性组分,助催化剂(结构型和电子型),载体(载体的功能p24)6. 一个好的工业催化剂应满足哪些条件?一定的选择性,较高的稳定性,活性(工业上催化剂三因素的重要性顺序性:选择性>寿命>活性7. 催化剂的活性、选择性的含义是什么?如何计算?活性是指催化剂影响反应进程变化的程度选择性是指所消耗的原料中转化成目的产物的分率,P288. 何为转化率、收率?如何计算转化率、收率和选择性?p27, p28吸附作用与多相催化知识点:多相催化反应步骤、吸附与吸附等温方程、吸附的应用重点:1. 多相催化的反应步骤2. 吸附态及吸附化学键问题1. 多相催化反应包括哪几个步骤?P402. 何为控制步骤?何为动力学操作区?何为扩散操作区?总反应速度主要决定于其中起阻滞作用最大的一步,这样的步骤一般称为速度控制步骤多相催化反应步骤中的三个化学过程步如有一步为速控步骤时,称为动力学操作区四个扩散过程步之一为速控步骤时称处于扩散操作区。
3. CO分子的化学吸附都有哪几种可能的吸附态?为什么会存在多种吸附态。
吸附态:直线型、桥型、多重型、孪生型。
CO分子的化学吸附,既有π电子参加,又有孤对电子参加,所以它可以有多种吸附态;可以线形吸附在金属表面,也可以桥式与表面上的两个金属原子桥联,在足够高的温度下,还可以解离成碳原子和氧原子吸附。
“催化基础导论”课程复习大纲绪论知识点:催化作用的重要性催化作用与催化剂知识点:催化剂基本概念,作用特征,催化剂组成;重点:1.催化剂、催化作用、催化循环的表述方法。
2.催化剂的四个作用特征,催化剂如何加快化学反应速度;3.熟悉催化剂的组成。
4.催化剂的性能指标。
问题:1. 催化剂作用的特征有那些?催化剂能否改变化学平衡?只加速热力学上可进行的反应只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡的位置对反应具有选择性催化剂有一定的寿命2. 催化剂是如何加快化学反应速度的?使用催化剂是通过降低反应活化能来提高反应速率和控制反应方向的最有效方法3. 催化剂为什么具有寿命?P224. 催化循环?P225. 催化剂的组成及其作用(载体、助催化剂的功能)?活性组分,助催化剂(结构型和电子型),载体(载体的功能p24)6. 一个好的工业催化剂应满足哪些条件?一定的选择性,较高的稳定性,活性(工业上催化剂三因素的重要性顺序性:选择性>寿命>活性7. 催化剂的活性、选择性的含义是什么?如何计算?活性是指催化剂影响反应进程变化的程度选择性是指所消耗的原料中转化成目的产物的分率,P288. 何为转化率、收率?如何计算转化率、收率和选择性?p27, p28吸附作用与多相催化知识点:多相催化反应步骤、吸附与吸附等温方程、吸附的应用重点:1. 多相催化的反应步骤2. 吸附态及吸附化学键问题1. 多相催化反应包括哪几个步骤?P402. 何为控制步骤?何为动力学操作区?何为扩散操作区?总反应速度主要决定于其中起阻滞作用最大的一步,这样的步骤一般称为速度控制步骤多相催化反应步骤中的三个化学过程步如有一步为速控步骤时,称为动力学操作区四个扩散过程步之一为速控步骤时称处于扩散操作区。
3. CO分子的化学吸附都有哪几种可能的吸附态?为什么会存在多种吸附态。
吸附态:直线型、桥型、多重型、孪生型。
CO分子的化学吸附,既有π电子参加,又有孤对电子参加,所以它可以有多种吸附态;可以线形吸附在金属表面,也可以桥式与表面上的两个金属原子桥联,在足够高的温度下,还可以解离成碳原子和氧原子吸附。
《催化科学与工程专业导论》教学大纲课程编号:0271022课程性质:专业特色课学时/学分:16/1适用专业:化学工程与工艺(催化方向)一、课程简介本课程是为化学工程与工艺专业(催化科学与工程方向)的一年级学生开设的专业入门课程,旨在使学生了解催化在人类社会活动中的重要地位和作用及催化的历史与发展过程,了解催化专业的后续基础课、专业基础课和专业特色课在本专业中的关系、地位、重要性,培养学生对化工专业特别是催化专业的热爱和兴趣,有利于后续课程的学习。
Course DescriptionAs an introductory course,Introduction to Catalysis Science and Engineering is set for freshmen of Chemical Engineering&Technology(Major of Catalysis Science and Engineering). The study of this course helps students understand its importance in life and its relationship with other courses taken later on.It also helps students understand the history and development of catalysis,cultivate their interests in Chemical Engineering&Technology,especially in Catalysis, and facilitate their study of other courses.二、教学目的与要求本课程的教学目的是为化学工程与工艺(催化科学与工程方向)专业的学生进行专业介绍,提高学生学习的目的性和积极性。
催化材料导论知识点总结
催化材料导论是一门涉及催化科学和工程领域的综合性课程,其知识点涵盖了催化作用的基本原理、催化剂的设计与制备、催化反应动力学和机理、催化反应的工程问题等多个方面。
以下是催化材料导论的一些重要知识点总结:
1.催化作用的基本原理:催化作用是指通过催化剂降低化学反应的活化能,从而加速反应速率并提高反应效率的过程。
其中,催化剂是一种能够改变化学反应速率但不改变反应总能量变化的物质。
2.催化剂的设计与制备:催化剂的设计与制备是催化科学和工程领域中的重要技术之一。
催化剂的性能受到制备方法和工艺条件的影响,因此需要综台考虑各种因素,如活性组分、载体、制备方法和工艺条件等。
3.催化反应动力学和机理:催化反应动力学和机理是催化科学和工程领域中的重要研究方向之一。
通过研究催化反应的动力学和机理。
可以深入了解反应过程和机理,从而优化催化剂的性能。
4.催化反应的工程问题:催化反应的工程问题包括反应器的设计、操作和优化等方面。
反应器的设计需要考虑催化剂的装填、反应物料的流动和传热等方面,操作和优化需要考虑温度、压力、浓度等工艺条件的影响。
5. 工业催化过程:工业催化过程是指在实际生产中应用的催化过程,如石油化工、煤化工、环境保护等领域。
工业催化过程需要考虑实际生产中的各种因素,如设备、安全、环保等方面。
以上是催化材料导论的一些重要知识点总结,通过深入学习和理解这些知识点。
可以更好地掌握催化科学和工程领域的基础理论和实际应用,为未来的研究和开发工作打下坚实的基础。
催化剂工程(高起专) A卷 (题目数量:50 总分:100.0)1.单选题 (题目数量:10 总分:20.0)1. 半导体氧化物的最大特点是它的阳离子价态()。
A.不可变B.可变C.结构可变D.结构不可变答案: 可变2. 催化剂类型和牌号的选择的原则:催化剂的()要与催化反应器的结构和操作工艺条件相适应,相匹配A.性能特长B.外观C.抗压性D.分子结构答案: 性能特长3. 金属键类型的催化剂属于以( )分类的催化剂A.离子键B.配位键C.化学键D.氢键答案: 氢键4. 配合物催化剂的通式可以写成()。
A.MnLB.MLnC.MnLmD.M2Ln答案: MLn5. 配合物催化剂是由通常所称的中心()和环绕在其周围的许多其他离子或中心分子(即配位体)所组成的配合物。
A.金属B.原子C.非金属D.电子答案: 金属6. 将催化剂所需的( )组分同时沉淀的一种方法A.一个B.两个C.两个及两个以上D.三个一上答案: 两个及两个以上7. 对反应的影响,()因素不是由于固体酸催化剂产生的。
A.酸量B.固体表面结构C.酸强度D.内扩散答案: 内扩散8. 数学模型的分类:机理型和()两大类A.经验型B.理论型C.辅助型D.模拟型答案: 经验型9. 关于催化剂描述不正确的是()A.催化剂量与化学计量方程式无关B.反应速度通常与催化剂量成正比C.加速反应但不参加反应者也是催化剂D.参加反应后催化剂会有变化但很微小答案: 加速反应但不参加反应者也是催化剂10. 在稳定地工业装置上以小口径侧线引出部分工艺气体,至催化剂测流反应器,进行评价实验。
反应后()称为工业装置测流实验。
A.气体返回原工业装置主流工艺气中继续使用B.直接废弃C.回收利用但不能用于原工业装置主流工艺气中D.洗涤之后再使用答案: 气体返回原工业装置主流工艺气中继续使用。
书 山 有 路 1 1、1976年国际纯粹及应用化学协会分布的催化作用的定义是什么?要求深刻理解其含义。 答: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加物质来加速化学反应的现象。 2、什么是催化剂的基本特征? 答:(1)催化剂能加速化学反应速率,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,催化剂只能改变(或接近)这一极限所需要的时间,而不能改变这一极限的大小。 (5)催化剂不改变化学平衡,意味对正方向有效的催化剂,对反方向也有效。(对于任一可逆反应,催化剂既能正反应,也能同样程度地加速逆反应,这样才能使其化学平衡常数保持不变,因此某催化剂如果是某可逆反应的正反应的催化剂,必然也是其逆反应的催化剂。) (6)寿命(催化剂的使用期限是有限的)。 3、根据聚集状态,如何对催化剂进行分类? 答:(气体)、(液体)、(固体)。 4、按工艺和工程特点如何对催化剂进行分类? 答:多相固体催化剂、均相催化剂和酶催化剂三类。 5、主催化剂的定义是什么? 答:主催化剂是起催化作用的根本性物质。没有它,就不存在催化作用。 6、共催化剂的定义是什么? 答:共催化剂是和主催化剂同时起作用的组分。 7、助催化剂的定义是什么? 答: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,即可明显达到催化剂性能的目的。 8、助催化剂可分为哪几类? 答:(1)结构助催化剂(2)电子助催化剂(3)晶格缺陷助催化剂。 9、载体的定义是什么?(了解) 答:载体是固体催化剂所特有的组分,起增大表面积、提高耐热性和机械强度的作用,有时还能担当共催化剂或助催化剂角色载体是活性组分的分散剂、胶粘剂或支载物。 10、催化剂为什么具有催化剂活性? 答:是由于催化剂能降低化学反应的活化能;而它之所以能够降低活化能,则又是由于催化剂的存在下,改变了非催化剂反应的历程。 11、写出沉淀法的一般操作步骤。 答:沉淀法的一般操作是在搅拌的情况下把碱性物质(沉淀剂)加入金属盐类的水溶液中,再将生成的沉淀物洗涤、过滤、干燥和焙烧,制造出所需的催化剂粉末状前驱物。 12、单组分沉淀法用途是什么?(了解) 答:可以用来制备非贵金属的单组分催化剂或载体。 13、共沉淀法的用途是什么? 答:常用来制备高含量的多组分催化剂或催化剂载体。 14、选择沉淀剂有何原则? 答:(1)使用易分解挥发的沉淀剂。(2)沉淀物必须便于过滤和洗涤。(3)沉淀剂的溶解度要大,溶解度大的沉淀剂,可能被沉淀物吸附的量较少,洗涤脱除残余沉淀剂等也较快。(4)沉淀物的溶解度应很小,沉淀反应愈完全,原料消耗愈少。(5)沉淀剂必须无毒,不应造成环境污染。 书 山 有 路 2 15、沉淀形成的影响因素是什么? 答:(1)浓度。(2)温度。(3)PH值。(4)加料方式和搅拌强度。 16、何谓陈化? 答:沉淀在其形成之后一切不可逆变化称为沉淀的陈化。 17、如何减少或避免杂质的引入? 答:(1)针对不同类型的沉淀,选用适当的沉淀和陈化条件。(2)在沉淀分离,用适当的洗涤液洗涤。(3)必要时,进行再沉淀,即将沉淀过滤、洗涤、溶解,再进行一次沉淀。 18、干燥的目的是什么? 答:干燥是用加热的方法脱除除己洗净湿沉淀中的洗涤液。 19、焙烧的目的是什么? 答:(1)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,其中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。 20、写出浸渍法的一般操作步骤? 答:沉淀法是将载体放进含有活性物质(或连同助催化剂)的液体(或液体)中浸渍(即浸泡)达到浸渍平衡后,将剩余的液体的除去,再进行干燥。焙烧活化等与沉淀法相近的后处理。
(可以判别操作步骤所用的方法,是浸渍法,混合法,热熔法的哪种) 21、与浸渍法相比,用离子交换法制备的催化剂有何有点? 答:与浸渍法相比,此法所负载的活性组分分散高,故尤其适用于低含量。高利用率的贵金属催化剂的制备。 22、沸石的组成是什么?(了解 ) 答:二氧化硅、三氧化二铝和碱金属。 23、简述沸石的一般制法。答:(水热合成法)和(碱处理法)。 24、比较下列各种催化剂尺寸大小的不同: 答:(1)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。 (2)移动床催化剂:直径一般为3~4mm或更大的球形颗粒。 (3)流动床用催化剂:直径一般为20~150um或更大直径的微粉或微球颗粒。 (4)悬浮床用催化剂:直径一般为微米级至毫米级的球形颗粒。 24、选择成型方法时要考虑什么因素?几种成型方法? 答:(1)成型方法的选择主要考虑两方面因素:a.成型前物料的物理性质b.成型后催化剂的角度、化学性质。 a.成片成型b.挤条成型c.油中成型d.喷雾成型d.转动成型 25、判定催化剂的质量和效率的指标是什么?(可能填空题) 答:活性、选择性和使用寿命。 26、写出转化率的定义式。 答: Xa=反应物A已转化的物质的量(mol)除以反应物A起始的物质的量(mol)乘以100% 27、何为空速? 答:空速在流动体系中,物料的流速除以催化剂的体积就是体积空速或质量空速,单位为s-1。 28、何为时空得率? 答:时空得率为每小时、每升催化剂所得产物的量该量虽然直观,但因与操作条件有关,因此不十分确切。 29、何为选择性? 书 山 有 路 3 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×100% 从某种意义上讲,选择性比活性更为重要。 30、何为收率? 答: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% 31、何为单程收率? 答:Y=生成目的产物的物质的量÷起始反应物的物质的量×100% 单程收率也称得率,它与转化率和选择性有如下关系。Y=X×S 32、简述气-固相催化反应的历程和机理。(特别重要,需要画图,图在书上74页) 答:(1)起始原料通过边界层向催化剂表面的扩散。 (2)起始原料向孔的扩散(孔扩散)(3)孔内表面反应物的吸附 (4)催化剂表面的化学反应 (5)催化剂表面产物的脱附 (6)离开孔产物的扩散 (7)脱离催化剂通过边界层向气相的产物扩散 33、比较下列各实验反应器的优劣: 答:积分反应器、微分反应器和无梯度反应器。总之,无梯度道行器集中了积分反应器和微分反应器的优点。 34、催化剂颗粒的尺寸大小如何描述? 答:均匀球形颗粒的粒径就是球直径,非球形不规则颗粒粒径用各种测量技术测得的“等效球直径”,成型后粒团的非球型不规则粒径用“当量直径”表示。 35、如何表示颗粒的粒径分布?填空题 (直方图) 36、催化剂会受到哪些机械破坏?(了解) 答:首先,搬运时的磨损。第二,自由下落的冲击或沸腾床催化剂颗粒间的相互碰撞。第三,发生化学变化而破碎。第四,床层的压力降。 37、何为杂碎强度?如何测定? 答:均匀施加压力到成型催化剂颗粒杂碎为止所承受的最大负荷称催化剂压碎强度。(可能出名词解释题) 大粒径用单粒径,小粒径用堆积强度仪。 38、什么是催化剂中毒? 答:由于有害杂质(毒物)对催化剂的毒化作用,使活性、选择性或寿命降低的现象,称为催化剂中毒。 39、积碳和结焦是如何引起的?如何再生? 答:含碳杂质覆盖了活性表面,阻塞了孔道引起的。C+H2O=CO+H2 40、催化剂的比表面积指的是什么?(可能名词解释题) 答:催化剂比表面积指单位质量多孔物质内外表面积的总和。单位量是m²/g 41、如何定义催化剂密度?它们之间的相互关系是什么?(考的可能性比较大,详细看书上 98页) 答:单位体积内所含催化剂的质量就是催化剂的密度,在实际密度测试中,由于所用或实测体积不同,就会得到不同含义的密度,催化剂的密度通常分三种,即堆密度、颗粒密度和真密度(公式看书98页)。 42、什么是催化剂的比孔容积和孔隙率? 答:(1)1g催化剂颗粒内所有孔的容积总和称为比孔容积。 (2)催化剂颗粒中孔的体积占催化剂颗粒体积的分数称为孔隙率。 43、如何开发工业催化剂? 答:选择制造技术路线→实验室研究→中试试验→建厂→投产 ↓ ↓ ↓ ↓ 建立成套分析评价方法 工业试生产 书 山 有 路 4 44、剖析催化剂参考样品的最终目的是什么? 答:(1)通过化学分析和物理测试,推断催化剂参考样品的原料、配方、制备工艺及主要制备条件。(2)通过对催化活性、选择性、机械强度及其他性能的评价测试和表征,了解参考样品的基本性能特点,为开发催化剂提供比较基准。 45、什么是设备的放大效应? 答:随着催化剂制备规模由小试而中试,再由中试而工业大生产,设备逐步增容,构造还可能变化,由此而带来制品质量的品种:差异,称为设备的放大效应。 46、中型评价试验的目的是什么? 答:按实验室推荐的催化剂制造流程,确定将来这一流程中每一道工序所选用的化工设备,并取得建设催化剂制造厂所需的设计数据。 47、选择调变性助催化剂的原则是什么? 答:调变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,强化主催化剂的优点,客服其缺点。 48、选择结构助催化剂的原则是什么? 答:(1)要有较高的熔点,在使用条件下是稳定的,最好不易还原成金属。 (2)对于催化剂反应是惰性的,否则就可能改变催化剂活性或选择性。 ( 3)结构助催化剂应不与活性助分发生化学变化。 49、选择载体要考虑什么因素?(填空题) 答:化学方面和物理方面。 50、装填催化剂有何要求? 答:保持床层断面的阻力降均匀。 装填前,装填中,装填后(了解)。 51、催化剂为什么钝化?(了解) 答:钝化是活化的逆操作。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。 52、催化剂失活的原因是什么? 答:主要是玷污、烧结、积碳、组分流失和中毒等。 53、何为催化剂中毒? 答:催化剂中毒指原料中极微量的杂质导致催化剂活性迅速下降的想象。事实上,极少量的毒物可以使整个催化剂活性完全丧失,这说明催化剂表面存在活性中心,而这些中心对整个催化剂来说只占一部分表面积。工业催化剂在使用中有时会出现活性突然下降的现象,这通常是由于催化剂已发生了中毒。 54、如何除去积碳?(了解) 答:催化剂轻松积碳时,可采用还原性气氛下蒸汽烧炭的方法。C+H2O=CO+H2 55、选择和优化催化剂形状尺寸的目的是什么? 答:催化剂形状尺寸的选择和优化,其目的在于优化催化剂操作、提高转化活性、降低固定床阻力、改善传热。