第三章催化剂
- 格式:ppt
- 大小:1.74 MB
- 文档页数:103
第三章酸性催化剂及其催化作用本章重点内容固体表面的酸性质及其测定方法;酸中心的形成与结构;二元氧化物酸中心判定经验规则固体酸的催化作用概述酸性催化剂是石油炼制与化学工业中使用较多的一类催化剂,如烃类的裂化、烃类的异构化、芳烃和烯烃的烷基化、烯烃的水合制醇、醇的脱水等反应都使用酸性催化剂。
(烃类裂化异构化烷基化水合脱水相应方程式)(img)早期用硫酸、氢氟酸、磷酸、等液体酸或三氯化铝等路易斯酸作为催化剂。
这些酸都具有确定的酸强度、酸类型,而且在较低温度下有相当高的催化活性(活化能低即提供较少的势能就可以让反应继续进行,说明活性高)。
从产品分离、设备腐蚀,尤其从环保方面考虑,使用固体酸催化剂替代H2SO4、HF和AlCl3等液体酸催化剂的工艺十分重要。
本章主要探讨固体酸催化剂及其催化作用。
B(BrÖnsted)酸和L(Lewis)酸的概念凡是能给出质子的物质称为B酸NH3 十H3O+(B酸)=NH4+十H2O凡是能接受电子对的物质称为L酸BF3(L酸)十:NH3 F3B:NH3固体酸:凡能化学吸附碱性物质的固体。
按BrÖnsted和Lewis的定义:能给出质子或者接受电子对的固体称之为固体酸。
固体酸的类型1 、天然粘土类:高岭土、膨润土、蒙脱土、天然沸石等,主要组分为氧化硅和氧化铝;2、浸润类:液体酸(H2SO4、H3PO4)负载在相应的载体(氧化硅和氧化铝)上;3、阳离子交换树脂4、金属氧化物或复合氧化物:如ZrO2, WO3 MoO3, WO3-ZrO2, MoO3-ZrO2, 杂多酸、合成分子筛等5、金属盐:NiSO4, AlPO4 ,AlCl3固体表面酸性测定方法固体表面的酸性质固体表面的酸性质包括如下几方面表面酸中心类型:有2种类型酸中心,即BrÖnsted酸中心和Lewis酸中心酸强度及强度分布酸量固体表面的酸性质表征方法非水溶液的指试剂法(Non-aqueous indicator methods)红外光谱法(Infrared spectroscopic method)(用KBr压片制成分析样品,之前要对KBr中微量水小心处理)微量热法(Microcalorimetric methods)碱性气体吸附法(Adsorption of gas bases)程序脱附法(Temperature-programmed-desorption, TPD)模型反应法(Model reactions for determination of surface acidity)指试剂法固体表面的酸强度定义为将吸附的中性的碱转变为其共轭酸的能力:B+H+=BH+如果碱性指示剂B与其共轭酸BH+式有不同的颜色,可以选择具有不同解离常数的指示剂B ,看能否与转变为其共轭酸BH+式该方法的缺点:无法区分B酸中心和L酸中心;如果固体酸本身有颜色,该方法不能用。
第3章酸碱催化剂及其催化作用1.引言在化学反应中,催化剂起着至关重要的作用,它们能够降低反应活化能,提高反应速率,同时不参与反应本身。
酸碱催化剂是一类常见的催化剂,广泛应用于化学合成、石油工业等领域。
本章将重点介绍酸碱催化剂的类型、催化机理以及其在一些重要反应中的应用。
2.酸性催化剂酸性催化剂是指在催化反应中起酸性作用的化学物质。
常见的酸性催化剂包括铜氧化物、氯化铵、硫酸等。
酸性催化剂通常能够提供质子或吸附物种,使得反应物与催化剂之间发生相互作用,进而降低反应活化能。
酸性催化剂常见的催化反应包括酯化反应、加成反应等。
3.碱性催化剂碱性催化剂是指在催化反应中起碱性作用的化学物质。
常见的碱性催化剂包括氢氧化钠、氨水、羟胺等。
碱性催化剂通常能够提供氢离子或吸附物种,参与与反应物的相互作用,从而降低反应活化能。
碱性催化剂常见的催化反应包括酯水解、酰化反应等。
4.酸碱催化剂的催化机理酸碱催化剂的催化机理涉及到质子和离子的贡献。
对于酸性催化剂,它们通常通过质子转移的方式参与催化反应,而碱性催化剂则通过氢离子转移参与反应。
酸碱中心的活性位点能够吸附反应物,使得反应物与催化剂中心发生相互作用,从而降低反应活化能。
5.酸碱催化剂的应用酸碱催化剂广泛应用于有机合成以及石油化工等领域。
例如,在酯化反应中,酸性催化剂常被用作催化剂,它们能够促使酸酐与醇发生反应生成酯;在酮合成反应中,碱性催化剂常被用来催化醛或酮的氢化反应。
此外,酸碱催化剂还在生物化学、环境保护等领域有广泛应用。
总结酸碱催化剂起着重要的催化作用,它们能够降低反应活化能、提高反应速率,从而加速化学反应的进行。
酸性催化剂通过质子转移参与催化,碱性催化剂通过氢离子转移参与催化。
酸碱催化剂在有机合成、石油化工等领域有广泛应用,对于提高反应效率、改善反应选择性具有重要意义。
第三章催化裂化催化剂1.什么是催化裂化?催化裂化是指石油的高沸点馏份(重质油)在催化剂存在下裂化为汽油、柴油和裂化气的过程。
2.催化裂化装置主要由哪几部分组成的?催化裂化装置主要是由反应-再生系统、分馏系统、吸收稳定系统和烟气能量回收系统四部分组成的。
3.催化裂化的特点是什么?原料来源广泛,一般渣油、重质馏分油均可适用;产品产率高、质量好;装置操作弹性大,产品方案灵活;催化裂化装置均为标准设计,装置水平高、自动化程度及连续化程度高,因此,装置经济规模较大。
4.石油馏分催化裂化的特点是什么?是一个复杂的平行-顺序反应;各类烃在催化剂表面上的吸附存在竞争。
5.对催化裂化催化剂的性能要求是什么?裂化催化剂具有较理想的可流化性能和抗磨性能;催化裂化催化剂应当具备较高的活性、稳定性和选择性;催化裂化催化剂应具有较好的抗金属污染性能和再生性能;催化裂化催化剂应具有比较理想的表面结构。
普遍认为催化裂化催化剂应当具有大孔低比表面结构。
6.从发展历程看,催化裂化催化剂分为哪几类?工业上所使用的催化剂,从催化剂的发展历程来看,归纳起来有三大类:天然白土催化剂、无定型合成催化剂和分子筛催化剂。
7.无定型合成催化剂分为哪几类?全合成硅酸铝催化剂、半合成硅酸铝催化剂、合成硅酸镁催化剂。
8.分子筛化学组成是什么?常见的分子筛有哪些?M x/n[(AlO2)x(SiO2)y]·ZH2O常见的分子筛有A型、X型、Y型沸石和丝光沸石。
9.分子筛催化裂化催化剂的主要组成是什么?分子筛催化裂化催化剂的主要组成是活性组分分子筛和基质。
10.基质的主要作用是什么?基质主要提供合理的孔分布、适宜的表面积和在水热条件下的结构稳定性,并要求有良好的汽提性能、再生烧焦性能,足够的机械强度和流化性能;同时基质给予催化剂一定的物理形态和机械性能,如颗粒度、孔结构、堆积密度、抗磨性等,以保证催化剂的输送、流化和汽提性能。
此外它还有以下功能:①在离子交换时,分子筛中的钠不可能完全被置换掉,而钠的存在会影响分子筛的稳定性,基质可以容纳分子筛中未除去的钠,从而提高了分子筛的稳定性。