催化反應(yīng)特征:
催化反應(yīng)有四個(gè)基本特征,可以根據(jù)定義導(dǎo)出,對(duì)了解催化劑的功能很重要。
1、加速熱力學(xué)上可以進(jìn)行的反應(yīng)。要求開發(fā)新的化學(xué)反應(yīng)催化劑時(shí),首先要對(duì)反應(yīng)進(jìn)行熱力學(xué)分析,看它是否是熱力學(xué)上可行的反應(yīng)。
2、加速反應(yīng)趨于平衡,不能改變反應(yīng)的平衡位置(平衡常數(shù))。
3、反應(yīng)具有選擇性,當(dāng)反應(yīng)可能有一個(gè)以上不同方向時(shí),催化劑僅加速其中一種,促使反應(yīng)速率和選擇性是統(tǒng)一的。
4、壽命長(zhǎng),催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率,其自身并不進(jìn)入反應(yīng),在理想情況下催化劑不為反應(yīng)所改變。但在實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中,催化劑長(zhǎng)期受熱和化學(xué)作用,也會(huì)發(fā)生一些不可擬的物理化學(xué)變化。
根據(jù)催化劑的定義和特征分析,有三種重要的指標(biāo):活性、選擇性、穩(wěn)定性。
1、機(jī)械混合法
將兩種以上的物質(zhì)加入混合設(shè)備內(nèi)混合。此法簡(jiǎn)單易行,例如轉(zhuǎn)化-吸收型脫硫劑的制造,是將活性組分(如二氧化錳、氧化鋅、碳酸鋅)與少量粘結(jié)劑(如氧化鎂、氧化鈣)的粉料計(jì)量連續(xù)加入一個(gè)可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和傾斜度的轉(zhuǎn)盤中,同時(shí)噴入計(jì)量的水、粉料滾動(dòng)混合粘結(jié),形成均勻直徑的球體,此球體再經(jīng)干燥、焙燒即為成品。
2.沉淀法
此法用于制造要求分散度高并含有一種或多種金屬氧化物的催化劑。在制造多組分催化劑時(shí),適宜的沉淀?xiàng)l件對(duì)于_產(chǎn)物組成的均勻性和制造質(zhì)優(yōu)催化劑非常重要。通常的方法是在一種或多種金屬鹽溶液中加入沉淀劑(如碳酸鈉、氫氧化鈣),經(jīng)沉淀、洗滌、過(guò)濾、干燥、成型、焙燒(或活化),即得產(chǎn)品。
3.浸漬法
將具有高孔隙率的載體(如硅藻土、氧化鋁、活性炭等)浸入含有一種或多種金屬離子的溶液中,保持額定的溫度,溶液進(jìn)入載體的孔隙中。將載體瀝干,經(jīng)干燥、煅燒,載體內(nèi)表面上即附著一層所需的固態(tài)金屬氧化物或其鹽類。
4.噴霧蒸干法
用于制顆粒直徑為數(shù)十微米至數(shù)百微米的流化床用催化劑。如間二甲苯流化床氨化氧化制間二甲腈催化劑的制造,先將給定濃度和體積的偏釩酸鹽和鉻鹽水溶液充分混合,再與定量新制的硅凝膠混合,泵入噴霧干燥器內(nèi),經(jīng)噴頭霧化后,水分在熱氣流作用下蒸干,物料形成微球催化劑,從噴霧干燥器底部連續(xù)引出。
5.熱熔融法
熱熔融法是制備某些催化劑的特殊方法,適用于少數(shù)不得不經(jīng)過(guò)熔煉過(guò)程的催化劑,為的是借助高溫條件將各個(gè)組分熔煉稱為均勻分布的混合物,配合需要的后續(xù)加工,可制得性能優(yōu)異的催化劑。
6.浸溶法
從多組分體系中,用適當(dāng)?shù)囊簯B(tài)藥劑(或水)抽去部分物質(zhì),制成具有多孔結(jié)構(gòu)的催化劑。例如骨架鎳催化劑的制造,將定量的鎳和鋁在電爐內(nèi)熔融,熔料冷卻后成為合金.將合金破碎成小顆粒,用氫氧化鈉水溶液浸泡,大部分鋁被溶出(生成偏鋁酸鈉),即形成多孔的高活性骨架鎳。