1、第四章第四章 工業(yè)催化劑制備工業(yè)催化劑制備n成分、用量相同，制備方法不同，催化劑的性能可能不成分、用量相同，制備方法不同，催化劑的性能可能不同。同。n常見的制備方法有：常見的制備方法有：n近年新發(fā)展的方法：近年新發(fā)展的方法：一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法n沉淀劑加入金屬鹽類溶液，得到沉淀后再進(jìn)行處沉淀劑加入金屬鹽類溶液，得到沉淀后再進(jìn)行處理。理。沉淀法制備催化劑的步驟是：沉淀法制備催化劑的步驟是：金屬鹽溶液金屬鹽溶液NaOH(Na2CO3)沉淀沉淀洗滌洗滌活活化化成型成型干燥干燥焙燒焙燒研磨研磨催化劑催化劑一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p沉淀法沉淀法n單組分

2、沉淀法單組分沉淀法：如制備非貴金屬的單組分催化劑或載：如制備非貴金屬的單組分催化劑或載體體一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p沉淀法沉淀法Al3+ + OH- Al2O3.nH2O焙燒焙燒- Al2O3， - Al2O3， -Al2O3載體載體Al2O3n共沉淀法：共沉淀法：多個組分同時沉淀（各組分比例較恒定，多個組分同時沉淀（各組分比例較恒定，分布也均勻）分布也均勻）一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p沉淀法沉淀法Cu(NO3) 2 Zn (NO3) 2 Al (NO3) 3 溶液溶液Na2CO3三元混合氧化物沉淀三元混合氧化物沉淀PH中性中性合成甲醇合成甲醇Cu

3、O-ZnO-Al2O3n均勻沉淀法：均勻沉淀法：金屬鹽溶液與沉淀劑充分混合后，逐漸金屬鹽溶液與沉淀劑充分混合后，逐漸改變條件得到顆粒均勻、純凈的沉淀物改變條件得到顆粒均勻、純凈的沉淀物.一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p沉淀法沉淀法尿素調(diào)節(jié)堿性尿素調(diào)節(jié)堿性(NH2)2CO + 3H2O 2NH4+ + 2OH- + CO2加熱到加熱到90-100 0C尿素，同時釋放出尿素，同時釋放出OH-n導(dǎo)晶沉淀法導(dǎo)晶沉淀法：借助晶化導(dǎo)向劑引導(dǎo)非晶型沉淀轉(zhuǎn)化為借助晶化導(dǎo)向劑引導(dǎo)非晶型沉淀轉(zhuǎn)化為晶型沉淀晶型沉淀.一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p沉淀法沉淀法X,Y分子篩分子篩合

4、成合成分子篩合分子篩合成原料成原料加晶種加晶種高結(jié)晶度高結(jié)晶度晶化晶化無定型物無定型物X，Y晶體晶體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化n沉淀時金屬鹽類的選擇沉淀時金屬鹽類的選擇u一般選用硝酸鹽（大都溶于水）一般選用硝酸鹽（大都溶于水）u貴金屬為氯化物的濃鹽酸溶液貴金屬為氯化物的濃鹽酸溶液u錸選用高錸酸（錸選用高錸酸（H2Re2O7）一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p沉淀法沉淀法一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法-沉淀法沉淀法 n實(shí)例一：分子篩的合成實(shí)例一：分子篩的合成 NaY原粉原粉Na型型絲光絲光沸石沸石混合混合水玻璃水玻璃硫酸鋁硫酸鋁偏鋁酸鈉偏鋁酸鈉氫氧化鈉氫氧化鈉成膠成膠晶化晶化過濾

5、洗滌過濾洗滌干燥干燥n方法：方法：將載體放進(jìn)含有活性物質(zhì)的液體中浸漬將載體放進(jìn)含有活性物質(zhì)的液體中浸漬一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p浸漬法浸漬法載體（如載體（如Al2O3）的沉淀）的沉淀洗滌干燥洗滌干燥載體的成型載體的成型用活性組份浸漬用活性組份浸漬干燥干燥焙燒分解焙燒分解活化還原活化還原負(fù)載型金屬催化劑負(fù)載型金屬催化劑一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p浸漬法浸漬法一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p浸漬法浸漬法 等體積浸漬法等體積浸漬法：u將載體與正好可吸附量的浸漬溶液相混合，浸漬溶液剛好將載體與正好可吸附量的浸漬溶液相混合，浸漬溶液剛好浸漬

6、載體顆粒而無過剩。浸漬載體顆粒而無過剩。u預(yù)先測定浸漬溶液的體積預(yù)先測定浸漬溶液的體積u多活性物質(zhì)的浸漬多活性物質(zhì)的浸漬u浸漬時間：影響選擇性吸附浸漬時間：影響選擇性吸附n多次浸漬法多次浸漬法：u重復(fù)多次的浸漬、干燥、焙燒可制得活性物質(zhì)含重復(fù)多次的浸漬、干燥、焙燒可制得活性物質(zhì)含量較高的催化劑量較高的催化劑u可避免多組分浸漬化合物各組分競爭吸附可避免多組分浸漬化合物各組分競爭吸附一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p浸漬法浸漬法一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p浸漬沉淀法浸漬沉淀法吸附吸附H2PtCl6鹽酸溶液鹽酸溶液載體載體再加入再加入NaOH載體載體沉淀沉淀氫氧

7、化鉑氫氧化鉑沉淀沉淀先先浸浸漬漬易還原易還原粒子細(xì)粒子細(xì)一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p浸漬法浸漬法載體（載體（99.9%Al2O3）成型成型 1/6*1/6英寸英寸預(yù)處理：比表面預(yù)處理：比表面250m2/g, 0.56ml/g540活化、冷卻、活化、冷卻、120干燥干燥590 活化焙燒分解活化焙燒分解高溫活化還原高溫活化還原負(fù)載型負(fù)載型重整重整催化劑催化劑 浸漬法實(shí)例浸漬法實(shí)例1： 鉑鉑/氧化鋁氧化鋁-重整催化劑重整催化劑將汽油中直鏈烴芳構(gòu)化將汽油中直鏈烴芳構(gòu)化 一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p浸漬法浸漬法 浸漬法實(shí)例浸漬法實(shí)例2(多次浸漬）：多次浸漬）：

8、鎳鎳/氧化鋁氧化鋁-重整催化劑重整催化劑將甲烷或石腦油重整制合成氣將甲烷或石腦油重整制合成氣Al2O3+鋁酸鈣水泥鋁酸鈣水泥+石墨石墨+水水成型成型 16*16*6mm預(yù)處理：預(yù)處理：120oC干燥干燥、 1400oC焙燒焙燒,得載體得載體熔融熔融 干燥、活化焙燒分解干燥、活化焙燒分解熔融熔融干燥、活化焙燒分解干燥、活化焙燒分解負(fù)載型鎳催化劑負(fù)載型鎳催化劑n直接將兩種或兩種以上物質(zhì)機(jī)械混合直接將兩種或兩種以上物質(zhì)機(jī)械混合n設(shè)備簡單，操作方便，產(chǎn)品化學(xué)組成穩(wěn)定設(shè)備簡單，操作方便，產(chǎn)品化學(xué)組成穩(wěn)定n（球磨機(jī)、拌粉機(jī)）（球磨機(jī)、拌粉機(jī)）n分散性和均勻性較低分散性和均勻性較低一、催化劑的一般制備方法一

9、、催化劑的一般制備方法p混合法混合法 包括：濕混法；干混法包括：濕混法；干混法n濕混法：濕混法：固體磷酸催化劑（促進(jìn)烯烴聚合、異構(gòu)固體磷酸催化劑（促進(jìn)烯烴聚合、異構(gòu)化、水合、烯烴烷基化、醇類脫水）化、水合、烯烴烷基化、醇類脫水）一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p混合法混合法硅藻土硅藻土正磷酸正磷酸100100份份石磨石磨300300份份3030份份混合混合烘干烘干成型、焙燒成型、焙燒固體固體磷酸磷酸磷酸負(fù)載于磷酸負(fù)載于硅藻土硅藻土n干混法：干混法：鋅錳系脫硫催化劑（合成氨廠的原料氣鋅錳系脫硫催化劑（合成氨廠的原料氣凈化，脫除其中含有的有機(jī)硫化物）凈化，脫除其中含有的有機(jī)硫化物）

10、一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p混合法混合法碳酸鋅碳酸鋅氧化鎂氧化鎂二氧化錳二氧化錳機(jī)混機(jī)混焙燒焙燒350 350 o oC C分解分解碳酸鋅碳酸鋅噴球噴球焙燒焙燒脫硫脫硫催化劑催化劑鋅鋅- -錳錳- -鎂鎂脫硫催化劑脫硫催化劑n離子交換法離子交換法包括：包括：u利用離子交換作為其主要制備工序的催化劑制備利用離子交換作為其主要制備工序的催化劑制備方法方法u利用離子交換的手段把活性組分以陽離子的形式利用離子交換的手段把活性組分以陽離子的形式交換吸附到載體上交換吸附到載體上u適用于低含量，高利用率的貴金屬催化劑適用于低含量，高利用率的貴金屬催化劑u適用于活性組分高分散，均勻分布大

11、表面的負(fù)載適用于活性組分高分散，均勻分布大表面的負(fù)載型金屬催化劑型金屬催化劑一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p離子交換法離子交換法n氫型分子篩的制備（氫型分子篩的制備（H-ZSM-5）：一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p離子交換法離子交換法硅酸鈉硅酸鈉硫酸鋁硫酸鋁氫氧化鈉氫氧化鈉晶化晶化Na-ZSM-5分子篩分子篩1 MNH4NO3交換交換35次次NH4-ZSM-5分子篩分子篩焙燒焙燒脫氨脫氨H-ZSM-5n制備制備Zn/ZSM-5(用于丙烷芳構(gòu)化）用于丙烷芳構(gòu)化）：一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p離子交換法離子交換法Na-ZSM-5Na-ZS

12、M-5分子篩分子篩焙燒脫焙燒脫有機(jī)胺有機(jī)胺1 M HCL1 M HCL9090o oC C交換交換3 3次次H-ZSM-5H-ZSM-5洗滌焙燒洗滌焙燒Zn(NOZn(NO3 3) )2 2溶液交換溶液交換Zn/ZSM-5Zn/ZSM-5催化劑催化劑u反應(yīng)器中需要一定尺寸和形狀的催化劑顆粒（球反應(yīng)器中需要一定尺寸和形狀的催化劑顆粒（球型、條型、微球型、蜂窩型等型、條型、微球型、蜂窩型等) )u顆粒形狀影響到催化劑的活性、選擇性、強(qiáng)度、顆粒形狀影響到催化劑的活性、選擇性、強(qiáng)度、阻力、傳熱阻力、傳熱一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p工業(yè)用催化劑的成型工業(yè)用催化劑的成型n固定床用催化

13、劑：固定床用催化劑：u形狀不一的粒狀催化劑易造成氣流分布不均形狀不一的粒狀催化劑易造成氣流分布不均u顆粒尺寸過小會加大氣流阻力，且成型困難顆粒尺寸過小會加大氣流阻力，且成型困難一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p工業(yè)用催化劑的成型工業(yè)用催化劑的成型催化劑床層n移動床用催化劑移動床用催化劑u在移動床中，當(dāng)催化劑失活時，可通過特制的閉鎖裝置，在移動床中，當(dāng)催化劑失活時，可通過特制的閉鎖裝置，利用催化劑本身的重力，緩緩地將催化劑移出反應(yīng)器。送利用催化劑本身的重力，緩緩地將催化劑移出反應(yīng)器。送入再生器再生，再生過的催化劑則用同樣的辦法，輸送回入再生器再生，再生過的催化劑則用同樣的辦法，輸

14、送回反應(yīng)器，這樣實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)與再生的連續(xù)操作。這種系統(tǒng)，反應(yīng)器，這樣實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)與再生的連續(xù)操作。這種系統(tǒng)，催化劑床層相當(dāng)于在系統(tǒng)移動，稱為移動床。催化劑床層相當(dāng)于在系統(tǒng)移動，稱為移動床。催化劑的強(qiáng)催化劑的強(qiáng)度、粒度范圍較大度、粒度范圍較大（微米毫米）（微米毫米）u機(jī)械強(qiáng)度要求高（催化劑需要不斷移動）機(jī)械強(qiáng)度要求高（催化劑需要不斷移動）u形狀為無角的小球（直徑形狀為無角的小球（直徑3-4mm3-4mm或更大）或更大）一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p工業(yè)用催化劑的成型工業(yè)用催化劑的成型n流化床用催化劑流化床用催化劑u催化劑必須有良好的流動性能催化劑必須有良好的流動性能u微球顆粒直徑

15、為微球顆粒直徑為20-150m20-150m一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p工業(yè)用催化劑的成型工業(yè)用催化劑的成型催化劑顆粒反應(yīng)氣n懸浮床用催化劑懸浮床用催化劑u催化劑顆粒在液體中容易懸浮，循環(huán)流動催化劑顆粒在液體中容易懸浮，循環(huán)流動u微米至毫米級的球型顆粒微米至毫米級的球型顆粒一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p工業(yè)用催化劑的成型工業(yè)用催化劑的成型 催化劑顆粒強(qiáng)度提高方法催化劑顆粒強(qiáng)度提高方法u壓片是可靠的增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度的方法壓片是可靠的增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度的方法u增加燒結(jié)工藝增加燒結(jié)工藝u添加粘結(jié)劑（硅、鋁溶膠、水玻璃；硝酸、醋酸、添加粘結(jié)劑（硅、鋁溶膠、水玻璃；硝酸、

16、醋酸、糊精糊精) )n催化劑催化劑的壓片成型的壓片成型工藝工藝：u顆粒形狀一致、大小均勻、表面光滑、強(qiáng)度高顆粒形狀一致、大小均勻、表面光滑、強(qiáng)度高u適用于固定床反應(yīng)器適用于固定床反應(yīng)器u缺點(diǎn)缺點(diǎn), ,生產(chǎn)能力的低，設(shè)備復(fù)雜生產(chǎn)能力的低，設(shè)備復(fù)雜一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p工業(yè)用催化劑的成型工業(yè)用催化劑的成型壓片模具原料粉末n催化劑催化劑的壓片成型的壓片成型工藝工藝：u顆粒形狀一致、大小均勻、表面光滑、強(qiáng)度高顆粒形狀一致、大小均勻、表面光滑、強(qiáng)度高u適用于固定床反應(yīng)器適用于固定床反應(yīng)器u缺點(diǎn)缺點(diǎn), ,生產(chǎn)能力的低，設(shè)備復(fù)雜生產(chǎn)能力的低，設(shè)備復(fù)雜一、催化劑的一般制備方法一、催

17、化劑的一般制備方法p工業(yè)用催化劑的成型工業(yè)用催化劑的成型壓片模具原料粉末u壓片成型時壓片成型時比表面和孔結(jié)構(gòu)變化比表面和孔結(jié)構(gòu)變化u成型壓力提高，比表面積變小，然后有所回升（壓力更高成型壓力提高，比表面積變小，然后有所回升（壓力更高時可使顆粒破碎）時可使顆粒破碎）u壓力提高，平均孔徑和總孔體積降低，孔分布平均化壓力提高，平均孔徑和總孔體積降低，孔分布平均化n催化劑催化劑的擠條成型的擠條成型工藝工藝：u塑性好的物料（鋁膠等），或粉狀物加了粘結(jié)劑塑性好的物料（鋁膠等），或粉狀物加了粘結(jié)劑后可擠條成型后可擠條成型u強(qiáng)度低（可燒結(jié)補(bǔ)強(qiáng)）強(qiáng)度低（可燒結(jié)補(bǔ)強(qiáng)）一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方

18、法p工業(yè)用催化劑的成型工業(yè)用催化劑的成型擠條模具原料粉末u粉末細(xì)，粘結(jié)劑量多，易擠條成型粉末細(xì)，粘結(jié)劑量多，易擠條成型u但粘結(jié)劑量多，干燥后收縮，形狀難保持但粘結(jié)劑量多，干燥后收縮，形狀難保持n催化劑催化劑的噴霧成型的噴霧成型工藝工藝：u用霧化器將溶液分散為霧狀液滴，在熱風(fēng)中干燥用霧化器將溶液分散為霧狀液滴，在熱風(fēng)中干燥而獲得微球型催化劑；流化床催化劑大多用該法而獲得微球型催化劑；流化床催化劑大多用該法一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p工業(yè)用催化劑的成型工業(yè)用催化劑的成型熱風(fēng)漿液罐霧化器旋風(fēng)分離粗粉粗粉細(xì)粉細(xì)粉u顆粒直徑、粒度分顆粒直徑、粒度分布好調(diào)布好調(diào)(選不同霧化器選不同霧

19、化器)u干燥后不需粉碎，干燥后不需粉碎，縮短了流程縮短了流程n催化劑催化劑的的滾球滾球成型成型工藝工藝：u適用于球型催化劑的成型適用于球型催化劑的成型u粒度均勻，形狀規(guī)則粒度均勻，形狀規(guī)則u機(jī)械強(qiáng)度不高，表面粗糙機(jī)械強(qiáng)度不高，表面粗糙一、催化劑的一般制備方法一、催化劑的一般制備方法p工業(yè)用催化劑的成型工業(yè)用催化劑的成型u粉末細(xì)，成型后機(jī)械強(qiáng)度高，但成球困難粉末細(xì)，成型后機(jī)械強(qiáng)度高，但成球困難u加入粘合劑（水），量少成球時間長，量大時造成多胞，加入粘合劑（水），量少成球時間長，量大時造成多胞，難成球難成球u加大轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)和傾斜度，粒度下降；轉(zhuǎn)盤深，粒度大加大轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)和傾斜度，粒度下降；轉(zhuǎn)盤深，粒度

20、大n微乳化技術(shù)是一種全新的技術(shù)，它是由微乳化技術(shù)是一種全新的技術(shù)，它是由Hoar和和Schulman 1943年發(fā)現(xiàn)的，并于年發(fā)現(xiàn)的，并于1959年將油年將油-水水-表面活性表面活性劑劑-助表面活性劑形成的均相體系正式定名為微乳液助表面活性劑形成的均相體系正式定名為微乳液（microemulsion）根據(jù)表面活性劑性質(zhì)和微乳液組成）根據(jù)表面活性劑性質(zhì)和微乳液組成的不同，微乳液可呈現(xiàn)為水包油和油包水兩種類型。的不同，微乳液可呈現(xiàn)為水包油和油包水兩種類型。u特點(diǎn)：特點(diǎn)：微乳液微乳液是熱力學(xué)穩(wěn)定體系；是熱力學(xué)穩(wěn)定體系；尺寸在尺寸在10-100nm10-100nm之之間；透明或半透明間；透明或半透明二、催化劑制備技術(shù)新進(jìn)展二、催化劑制備技術(shù)新進(jìn)展p微乳液法：微乳液法：n膠體（膠體（colloid）是一種分散相粒徑很小的分散體系，）