工业催化剂的制备和使用PPT文件格式下载.ppt

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催化剂制造通常涉及以下过程1）基体的生产基体的生产工业上，将已基本上除去了不必要的组分，有效组分间已工业上，将已基本上除去了不必要的组分，有效组分间已形成初步结合的固体半成品称为基体。

形成初步结合的固体半成品称为基体。

基体：

具备了催化剂所必要的组分。

在结构上各组分间的基体：

在结构上各组分间的结合关系巳具备了催化剂所需的物理化学结构的雏型。

结合关系巳具备了催化剂所需的物理化学结构的雏型。

32）成型成型成型：

将物料制成特定的几何形状和尺寸的工序。

使催成型：

使催化剂能在机械强度上符合要求，在使用中符合反应器中流化剂能在机械强度上符合要求，在使用中符合反应器中流体力学条件的要求。

体力学条件的要求。

3）活化活化通过活化处理使基体转变为符合最终组成和结构要求的通过活化处理使基体转变为符合最终组成和结构要求的催化剂。

催化剂。

催化剂的制备方法很多。

由于制备方法的不同，尽管原料用催化剂的制备方法很多。

由于制备方法的不同，尽管原料用量完全一样，但所制得的催化剂性能可能有很大的差异。

量完全一样，但所制得的催化剂性能可能有很大的差异。

因此，必须慎重选择制造方法，并严格控制。

4第一节第一节工业催化剂的制备工业催化剂的制备催化剂的制备方法可粗分为干法与湿法。

催化剂的制备方法可粗分为干法与湿法。

干法干法：

热熔法热熔法混碾法混碾法喷除法喷除法湿法湿法：

沉淀法沉淀法（共沉淀法，均匀共沉淀法和超均匀沉淀法共沉淀法，均匀共沉淀法和超均匀沉淀法）浸渍法浸渍法胶凝法胶凝法离子交换法离子交换法沥滤法沥滤法湿法使用较多。

湿法使用较多。

5一一沉淀法沉淀法1.沉淀过程和沉淀剂的选择沉淀过程和沉淀剂的选择2.沉淀过程的影响因素沉淀过程的影响因素3.均匀沉淀法与共沉淀法均匀沉淀法与共沉淀法4.沉淀物的过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型和还原操作沉淀物的过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型和还原操作二二浸渍法浸渍法1.载体的选择和浸渍液的配制载体的选择和浸渍液的配制2.活性组分在载体上的分布与控制活性组分在载体上的分布与控制3.浸渍方法浸渍方法4.浸渍颗粒的热处理过程浸渍颗粒的热处理过程三三混合法混合法四四离子交换法离子交换法五五熔融法：

高温熔融法：

高温六六固体催化剂制备方法的新进展固体催化剂制备方法的新进展6一一.沉淀法沉淀法借助沉淀反应，用沉淀剂将可溶性的催化剂组分转化为借助沉淀反应，用沉淀剂将可溶性的催化剂组分转化为难溶化合物，再经分离、洗涤、干燥、焙烧、成型等工序制难溶化合物，再经分离、洗涤、干燥、焙烧、成型等工序制成成品催化剂。

成成品催化剂。

沉淀法是制备固体催化剂最常用方法之一，广泛用于制沉淀法是制备固体催化剂最常用方法之一，广泛用于制备备高含量高含量的的非贵金属非贵金属、金属氧化物金属氧化物、金属盐催化剂金属盐催化剂或或催化剂催化剂载体载体。

7u沉淀物的化学组成和物理结构对催化沉淀物的化学组成和物理结构对催化剂性能有很大影响，沉淀物的晶相、剂性能有很大影响，沉淀物的晶相、形状、粒子大小及沉淀速度等与沉淀形状、粒子大小及沉淀速度等与沉淀物质种类有关，也随沉淀条件物质种类有关，也随沉淀条件（溶液溶液浓度、温度、浓度、温度、pH、沉淀剂种类、加、沉淀剂种类、加入方式、溶剂、搅拌、老化条件、洗入方式、溶剂、搅拌、老化条件、洗涤条件等涤条件等）的不同而变化。

的不同而变化。

u控制好沉淀条件是保证催化剂质量的控制好沉淀条件是保证催化剂质量的关键。

关键。

8沉淀法的生产流程沉淀法的生产流程1.沉淀过程和沉淀剂的选择沉淀过程和沉淀剂的选择1.1沉淀过程沉淀过程从化学角度来看，在难溶盐溶液中，当其浓度大于它在该温从化学角度来看，在难溶盐溶液中，当其浓度大于它在该温度下的溶解度时就出现沉淀。

度下的溶解度时就出现沉淀。

饱和和过饱和溶解度曲线：

蒸发：

AtoC降温：

降温：

AtoB升升pH：

溶解曲线移至：

溶解曲线移至D9溶液处于过饱和介稳态中，分子或离子不断碰撞，在溶液处于过饱和介稳态中，分子或离子不断碰撞，在范德华力作用下相互粘附，局部区域的分子聚集成范德华力作用下相互粘附，局部区域的分子聚集成簇团簇团，再通过晶体生成化学键，聚集体固化。

这种簇团达到临界再通过晶体生成化学键，聚集体固化。

这种簇团达到临界粒度后，稳定地发展而不消失，形成晶核。

粒度后，稳定地发展而不消失，形成晶核。

在晶核形成过程中，分子或离子聚集通常不是无序的，在晶核形成过程中，分子或离子聚集通常不是无序的，而是而是按照固相晶格有序排列按照固相晶格有序排列，一次碰撞不一定就排列在晶，一次碰撞不一定就排列在晶格中，常是几个分子先形成松散的簇团，它们在溶液中局格中，常是几个分子先形成松散的簇团，它们在溶液中局部过饱和度较小的地方可能消失，在局部过饱和度较大的部过饱和度较小的地方可能消失，在局部过饱和度较大的地方再不断地碰撞而聚集起来。

如此多次反复的有效碰撞，地方再不断地碰撞而聚集起来。

如此多次反复的有效碰撞，发展成晶核。

发展成晶核。

成核：

10形成晶核后，溶质在晶核上不断地沉积，晶粒不断长大。

形成晶核后，溶质在晶核上不断地沉积，晶粒不断长大。

晶粒长大过程相似于化学反应的传质过程，分晶粒长大过程相似于化学反应的传质过程，分两步两步：

溶质分子向晶粒的扩散过程；

溶质分子在晶粒表面的沉淀反应过程。

长大：

当溶液的过饱和度很大使聚集速率较快时，分子可能来不当溶液的过饱和度很大使聚集速率较快时，分子可能来不及有序地排列，从而生成非晶态粒子，在沉淀物及有序地排列，从而生成非晶态粒子，在沉淀物老化老化中再逐渐中再逐渐地地转变为有序排列的晶体转变为有序排列的晶体。

沉淀与老化的概念不相同，老化是。

沉淀与老化的概念不相同，老化是沉淀中的关键步骤。

沉淀中的关键步骤。

老化：

11晶型沉淀和无定形沉淀晶型沉淀和无定形沉淀定向速率：

定向速率：

离子按一定晶格定向排列成晶体的速率。

与沉淀离子按一定晶格定向排列成晶体的速率。

与沉淀物质的性质有关。

物质的性质有关。

聚集速率：

决定于沉淀条件、沉淀物质过饱和度。

晶型沉淀晶型沉淀极性分子或离子，其分子小、极性大极性分子或离子，其分子小、极性大，具有较大的定向，具有较大的定向速率，易形成速率，易形成晶型沉淀晶型沉淀或具有晶体结构的胶粒。

如：

或具有晶体结构的胶粒。

AgCl、ZnS、CuS、HgS无定形沉淀无定形沉淀过饱和度大，聚集速率快，大于定向速率，离子等来不过饱和度大，聚集速率快，大于定向速率，离子等来不及在晶格上定向排列而形成微小的及在晶格上定向排列而形成微小的无定形沉淀无定形沉淀或或胶态沉胶态沉淀淀。

12硅胶、硅铝胶等结合羟基多硅胶、硅铝胶等结合羟基多（其中还结合有水分子其中还结合有水分子），结，结构复杂，分子极性较小，溶解度极微，故其聚集速率远大于构复杂，分子极性较小，溶解度极微，故其聚集速率远大于定向速率，因而易生成无定形的定向速率，因而易生成无定形的凝胶状沉淀凝胶状沉淀。

Fe（OH）3、Al（OH）3结合羟基多，定向排列困难，定向结合羟基多，定向排列困难，定向速率小，一开始很难形成晶型沉淀，而经过一段时间速率小，一开始很难形成晶型沉淀，而经过一段时间老化老化，晶型会逐渐完善，进行晶型转化，亦称晶型会逐渐完善，进行晶型转化，亦称非导晶沉淀非导晶沉淀，相对，相对于沸石分子筛之类的于沸石分子筛之类的导晶沉淀导晶沉淀。

131.2沉淀剂的选择沉淀剂的选择在沉淀过程中采用什么沉淀反应，选择什么样的沉淀剂，在沉淀过程中采用什么沉淀反应，选择什么样的沉淀剂，是沉淀工艺首要考虑的问题，在充分保证催化剂性能的前提是沉淀工艺首要考虑的问题，在充分保证催化剂性能的前提下，沉淀剂应满足下列技术和经济要求：

下，沉淀剂应满足下列技术和经济要求：

（1）尽可能用易分解或易挥发成分的沉淀剂。

尽可能用易分解或易挥发成分的沉淀剂。

碱类：

NH4OH、NaOH、KOH；

碳酸盐碳酸盐：

（NH4）2CO3、Na2CO3、K2CO3、CO2；

有机酸：

甲酸、乙酸、草酸。

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（2）形成的沉淀物便于过滤和洗涤。

形成的沉淀物便于过滤和洗涤。

u沉淀可分为晶形和非晶形两种，晶形沉淀又有粗晶和细晶。

沉淀可分为晶形和非晶形两种，晶形沉淀又有粗晶和细晶。

晶形沉淀带入的杂质少，便于过滤和洗涤。

u尽量选用能形成晶形沉淀的沉淀剂。

尽量选用能形成晶形沉淀的沉淀剂。

盐类沉淀剂：

形成晶形沉淀盐类沉淀剂：

形成晶形沉淀碱类沉淀剂：

生成非晶形沉淀碱类沉淀剂：

生成非晶形沉淀15（3）沉淀剂的溶解度应大些。

沉淀剂的溶解度应大些。

提高阴离子的浓度使金属离子沉淀完全；

沉淀剂溶解度提高阴离子的浓度使金属离子沉淀完全；

沉淀剂溶解度大则吸附在沉淀物上的量就少，容易洗涤。

大则吸附在沉淀物上的量就少，容易洗涤。

（4）形成沉淀物的溶解度应小些。

形成沉淀物的溶解度应小些。

沉淀反应愈完全，原料消耗愈小，这对于贵金属尤其重沉淀反应愈完全，原料消耗愈小，这对于贵金属尤其重要。

要。

（5）沉淀剂必须无毒。

沉淀剂必须无毒。

不应使催化剂中毒或造成环境污染。

162.沉淀过程的影响因素沉淀过程的影响因素浓度浓度温度温度pH加料方式加料方式沉淀剂种类沉淀剂种类加入方式加入方式溶剂溶剂搅拌搅拌老化条件老化条件洗涤条件洗涤条件等等等等172.1溶液的浓度溶液的浓度沉淀的形状取决于形成沉淀过程中，沉淀的形状取决于形成沉淀过程中，晶核晶核生成速率生成速率与晶核与晶核长大速率长大速率的相的相对大小，而速率又与浓度有关。

溶对大小，而速率又与浓度有关。

溶液的浓度提高，即过饱和度增大有液的浓度提高，即过饱和度增大有利于晶核生成。

利于晶核生成。

曲线曲线1：

表示晶核析出速度与溶液过饱表示晶核析出速度与溶液过饱和度的关系，晶核析出速度和度的关系，晶核析出速度随过饱和度增加而急剧增大；

随过饱和度增加而急剧增大；

曲线曲线2：

表示晶核长大速率随过饱和度表示晶核长大速率随过饱和度增加缓慢增大的情况；

增加缓慢增大的情况；

曲线曲线3：

随着过饱和度的增加，生成晶随着过饱和度的增加，生成晶体颗粒愈来愈体颗粒愈来愈小。

小。

18升高温度，过饱和度降低