催化劑工程導論（第三版）

《催化劑工程導論（第三版）》是2015年化學工業出版社出版的圖書，作者是王尚弟、孫俊全、王正寶。

基本介紹

• 書名：催化劑工程導論（第三版）
• 作者：王尚弟、孫俊全、王正寶
• ISBN：978-7-122-23668-5
• 類別：圖書
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2015年9月
• 裝幀：平裝
• 開本：16

基本信息

催化劑工程導論（第三版）

所屬類別

教材 >> 本科 >> 本科化工

作者：王尚弟、孫俊全、王正寶 編著

出版日期：2015年9月 書號：978-7-122-23668-5

開本：16K　787×1092　1/16 裝幀：平 版次：3版1次 頁數：320頁

內容簡介

全書共分10章：工業催化劑概述，工業催化劑的製造方法，催化劑性能的評價、測試和表征，工業催化劑的開發，工業催化劑的製備設計，工業催化劑的操作設計，工業聚烯烴催化劑，納米催化材料，分子篩催化材料，若干催化劑的新進展。

本書可作為化學工程與工藝及相近專業的教材或教學參考書，亦可供有關工程技術人員閱讀參考。

目錄

第1章工業催化劑概述 / 1

1.1催化劑在國計民生中的作用1

1.1.1催化劑——化學工業的基石1

1.1.2合成氨及合成甲醇催化劑4

1.1.3催化劑與石油煉製及合成燃料工業6

1.1.4基礎無機化學工業用催化劑7

1.1.5基本有機合成工業用催化劑7

1.1.6三大合成材料工業用催化劑9

1.1.7精細化工及專用化學品中的催化10

1.1.8催化劑在生物化工中的套用11

1.1.9催化劑在環境化工中的套用11

1.2催化術語和基本概念14

1.2.1催化劑和催化作用14

1.2.2催化劑的基本特性15

1.2.3催化劑的分類17

1.2.4催化劑的化學組成和物理結構19

1.2.5多相、均相和酶催化劑的功能特點26

1.2.6多相、均相和酶催化劑的同一性27

1.2.7新型催化劑展望29

參考文獻30

第2章工業催化劑的製造方法 / 32

2.1沉澱法33

2.1.1沉澱法的分類33

2.1.2沉澱操作的原理和技術要點35

2.1.3沉澱法催化劑製備實例41

2.2浸漬法42

2.2.1各類浸漬法的原理及操作43

2.2.2浸漬法催化劑製備實例45

2.3混合法47

2.3.1固體磷酸催化劑的製備（濕混法）47

2.3.2轉化吸收型鋅錳系脫硫劑的製備（乾混法）47

2.4熱熔融法48

2.4.1用於合成氨的熔鐵催化劑48

2.4.2骨架鎳催化劑48

2.4.3粉體骨架鈷催化劑49

2.4.4骨架銅催化劑49

2.5離子交換法49

2.5.1由無機離子交換劑製備催化劑50

2.5.2由離子交換樹脂製備催化劑54

2.6催化劑的成型55

2.6.1成型與成型工藝概述55

2.6.2幾種重要的成型方法58

2.7典型工業催化劑製備方法實例61

例2-1工業合成氨鐵系催化劑的製備62

例2-2新型合成甲醇銅系催化劑及其製備方法63

例2-3一種作催化劑載體用氧化鋁的製備方法64

例2-4丙烯氨氧化生產丙烯腈流化床催化劑65

例2-5鉑錸重整催化劑的製備方法65

例2-6高活性鈀/碳催化劑的製備布法67

參考文獻68

第3章催化劑性能的評價、測試和表征 / 70

3.1概述70

3.2活性評價和動力學研究71

3.2.1活性的測定與表示方法71

3.2.2動力學研究的意義和作用73

3.2.3實驗室反應器74

3.2.4評價與動力學試驗的流程和方法80

3.2.5催化劑評價和動力學研究典型實例83

例3-1淨化汽車尾氣用蜂窩狀催化劑活性評價83

例3-2在Pt-Sn/Al2O3催化劑上丙烷脫氫反應動力學83

3.3催化劑的巨觀物理性質測定87

3.3.1顆粒直徑及粒徑分布87

3.3.2機械強度測定91

3.3.3催化劑的抗毒穩定性及其測定93

3.3.4比表面積測定與孔結構表征93

3.4催化劑微觀(本體)性質的測定和表征101

3.4.1電子顯微鏡在催化劑研究中的套用101

3.4.2X射線結構分析在催化劑研究中的套用103

3.4.3熱分析技術在催化劑研究中的套用106

3.4.4催化劑表面性質和活性位性質的研究110

3.5若干近代物理方法在催化劑表征中的套用115

3.5.1電子探針分析115

3.5.2X射線光電子能譜(XPS)116

3.5.3俄歇(Auger)電子能譜(AES)116

3.5.4穆斯堡爾(Mssbauer)譜116

3.5.5磁性分析及順磁共振116

3.5.6紅外光譜117

3.5.7各種近代物理手段與微型催化色(質)譜技術的聯用117

3.5.8中試裝置-表面分析系統的聯用118

參考文獻118

第4章工業催化劑的開發 / 120

4.1概述120

4.2實驗室工作122

4.2.1資料準備122

4.2.2催化劑參考樣品的剖析122

例4-1ICI 46-1/46-4催化劑的剖析123

4.2.3配方篩選129

4.2.4催化劑開發典型小試實例130

例4-2國產輕油水蒸氣轉化鎳系催化劑小試結果130

例4-3國產新型耐硫CO變換催化劑的穩定性試驗133

例4-4丙烯氧化制丙酮四元催化劑的工藝條件試驗135

例4-5丁烯氧化脫氫制丁二烯七組分催化劑的非正常操作條件試驗137

4.3擴大試驗137

4.3.1中型製備試驗137

4.3.2中型評價試驗139

例4-6英國ICI公司的石腦油轉化催化劑中型試驗140

例4-7國產茂金屬催化劑APE-1氣相法聚乙烯中試研究142

例4-8國產輕油水蒸氣轉化催化劑中型試驗145

例4-9CO選擇氧化催化劑側流試驗147

4.4新型催化劑的工業生產、試用和換代開發148

例4-10輕油水蒸氣轉化催化劑裝管試驗149

例4-11國產耐硫變換催化劑的工業試用和換代開發150

例4-12國產環氧乙烷生產用YS系列銀催化劑的套用和換代

開發153

參考文獻154

第5章工業催化劑的製備設計 / 155

5.1組分設計與驗證性篩選155

例5-1加氫催化劑的篩選156

5.2催化劑原材料的選擇157

5.2.1可供選擇的催化劑材料157

5.2.2主催化劑的選擇159

5.2.3助催化劑的選擇166

5.2.4載體的選擇169

參考文獻175

第6章工業催化劑的操作設計 / 176

6.1操作設計概念176

6.2一般操作經驗177

6.2.1催化劑的運輸和裝卸177

例6-1天然氣一段蒸汽轉化催化劑的裝填179

6.2.2催化劑的活化、鈍化和其他預處理179

例6-2國產鐵-鉻系CO中溫變換催化劑的活化182

6.2.3催化劑的失活與中毒183

例6-3國產甲烷化催化劑硫中毒試驗184

例6-4天然氣水蒸氣轉化催化劑的中毒及再生185

6.2.4積碳與燒碳185

6.2.5催化劑的壽命和判廢187

6.2.6催化劑衰退的一般對策188

6.3使用技術中的若干選擇與最佳化問題189

6.3.1催化劑類型和牌號的選擇189

6.3.2催化劑形狀尺寸的選擇和最佳化190

6.3.3催化劑組合裝填與串聯反應器194

6.3.4催化反應器的人為非定態操作197

6.4電子計算機輔助催化劑操作設計198

6.4.1物理化學基礎199

6.4.2數學模型與數學模擬方法201

6.4.3催化劑操作設計案例203

例6-5乙烯環氧化制環氧乙烷催化反應模擬203

例6-6乙苯脫氫反應器的人工神經元網路模型及其工況模擬與

最佳化206

參考文獻207

第7章工業聚烯烴催化劑 / 208

7.1引言208

7.2配位聚合機理及其催化劑製備210

7.2.1概述210

7.2.2極性單體的配位聚合211

例7-1正丁基鋰催化劑的製備212

7.2.3π-烯丙基化合物引發聚合212

例7-2雙（π-烯丙基）鎳（C6H10Ni）催化劑的製備214

例7-3雙-μ-溴二（烯丙基）二鎳（C6H10NiBr2）催化劑的製備214

7.3Ziegler-Natta催化劑214

7.3.1Ziegler催化劑和Natta催化劑概述214

7.3.2Ziegler-Natta催化劑的主要化學組分215

7.3.3TiCl3-AlEt3催化丙烯聚合速率方程223

7.3.4丙烯配位聚合反應機理225

7.3.5高效催化劑227

7.3.6聚合物的立構規整性230

7.4鉻系催化劑231

7.4.1催化反應原理232

7.4.2聚合實例235

7.5茂金屬催化劑235

7.5.1茂金屬及其特點235

7.5.2甲基鋁氧烷(MAO)236

7.5.3茂金屬催化劑的分類及特點237

7.6後過渡金屬非茂催化劑247

7.6.1Ni(Ⅱ)和Pd(Ⅱ)及其後過渡金屬催化劑的結構與活化反應248

7.6.2後過渡金屬催化的烯烴聚合反應248

7.6.3後過渡金屬催化乙烯與CO共聚反應250

7.6.4後過渡金屬催化劑的特點251

參考文獻251

第8章納米催化材料 / 253

8.1概述253

8.2納米催化材料的製備方法256

8.2.1化學氣相澱積法CVD256

8.2.2溶膠-凝膠（Sol-Gel）法258

8.2.3水熱合成法259

8.2.4微乳液法259

8.2.5介孔膜催化材料的製法261

8.2.6碳納米管的性能和製法262

8.2.7其他263

8.3測試表征要點264

8.4研發案例述評266

例8-1TiCl4水解制納米氧化鈦粉體266

例8-2用四氯化鈦醇解法製備TiO2納米粉體266

例8-3納米TiO2微球的製備及光催化性能研究267

例8-4納米TiO2薄膜光催化降解苯胺268

例8-5在納米Cu-ZnO上仲丁醇的催化脫氫269

例8-6含納米粉體的乙苯脫氫制苯乙烯催化劑272

例8-7膠體沉澱法製備納米Fe2O3273

例8-8粒徑和紫外吸收波長可控的氧化鋅納米晶製法274

例8-9採用微乳液法生產透明氧化鐵顏料的方法276

參考文獻277

第9章分子篩催化材料 / 279

9.1新型分子篩催化材料的套用279

9.1.1ZSM-5和擇形分子篩279

9.1.2分子篩的酸性283

9.1.3分子篩的同形替代材料283

9.1.4金屬摻雜分子篩285

9.1.5分子篩催化劑的套用286

9.2新型分子篩催化劑的設計、開發及套用288

例9-1一種高矽鋁比小晶粒NaY分子篩的製備方法289

例9-2一種高矽鋁比的小晶粒ZSM-5沸石分子篩的合成方法291

例9-3納米尺寸絲光沸石的合成方法292

例9-4ZSM-5分子篩的新合成方法293

例9-5SAPO-11分子篩催化丁烯異構化反應的研究294

例9-6由甲醇生產低碳烯烴的方法及其催化劑298

參考文獻301

第10章若干催化劑的新進展 / 302

10.1均相配合物催化劑的套用302

10.1.1羰基化反應及其催化劑303

例10-1以丙烯為原料的OXO合成304

例10-2甲醇羰基合成制醋酸306

例10-3Wacker法乙烯選擇氧化制乙醛306

10.1.2不對稱加氫：Monsanto L-多巴過程307

10.1.3SHOP法乙烯低聚309

10.2環境保護用催化劑310

10.3前沿的催化過程和催化劑開發趨向314

10.3.1均相催化314

10.3.2多相催化315

10.3.3相轉移催化317

10.3.4酶催化在化工中的套用318

參考文獻320