結構催化劑與反應器

《結構催化劑與反應器》是化學工業出版社於2020年出版的書籍。

基本介紹

• 書名：結構催化劑與反應器 
• 作者：路勇、鞏金龍、朱吉欽等
• 出版社：化學工業出版社
• 頁數：446 頁
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝
• ISBN：9787122344083
• 中文名：結構催化劑與反應器

內容簡介

《結構催化劑與反應器》是《化工過程強化關鍵技術叢書》的一個分冊。 本書首先概述了結構催化劑與反應器（SCRs）的發展歷程，闡釋了其核心要義，總結了其分類和結構特徵，並結合典型工業套用案例探討了該技術的發展趨勢和面臨的機遇與挑戰。然後按照規則空隙結構催化劑與反應器、非規則3D空隙結構催化劑與反應器和多級孔結構微納催化劑與反應器三篇依序論述了這三大類結構催化劑與反應器的基礎理論、構築策略和實際套用，突出催化劑與反應器設計應結合起來在巨觀尺度上整體考慮的研發思路，強調大至一個整裝結構催化劑個體、小至一個催化劑顆粒即視為一個反應器的理念。 《結構催化劑與反應器》覆蓋全面、論述系統，既有基礎理論分析，又聯繫實際體系，取材翔實。可供石油化工、工業催化、綠色化工、精細化工、新能源開發等科技人員閱讀，也可供高等院校化學、化工、材料、環境、能源及相關專業師生參考。

目錄

第一章緒論/1

第一節結構催化劑與反應器（SCRs）的發展歷程1

一、化工過程強化與SCRs概念的提出1

二、結構催化劑與反應器和傳統催化反應器的比較5

第二節結構催化劑與反應器的主要特徵及分類7

一、規則空隙結構催化劑與反應器8

二、非規則三維（3D）空隙結構催化劑與反應器14

三、多級孔結構微納催化劑與反應器16

第三節結構催化劑與反應器的標誌性工業套用與示範例17

一、規則空隙結構催化劑與反應器17

二、非規則三維（3D）空隙結構催化劑與反應器20

三、多級孔結構微納催化劑與反應器21

第四節結構催化劑與反應器的機遇與挑戰23

參考文獻25

第一篇規則空隙結構催化劑與反應器/29

第二章規則空隙結構基體及結構催化劑與反應器/31

第一節規則空隙結構基體32

一、獨居石基體32

二、微通道基體35

三、有序排列結構基體36

第二節獨居石結構催化劑與反應器39

一、獨居石催化劑的基本類型及結構特點39

二、獨居石催化劑的基本構型及性質40

三、獨居石催化劑的設計44

四、獨居石催化劑的優缺點51

第三節微通道催化反應器53

一、微通道催化反應器的結構類型53

二、催化活性組分負載方式55

第四節有序排列結構催化劑與反應器55

一、顆粒排列式催化反應器（particles-arrangedcatalyticreactors）56

二、活性組分沉積式催化反應器（depositedcatalyticreactors）58

三、燭式催化反應器（candlecatalyticreactors）58

第五節膜催化反應器59

參考文獻61

第三章規則空隙結構催化劑與反應器的傳遞現象/65

第一節蜂窩結構催化劑與反應器的氣固熱/質傳遞65

一、熱量傳遞的影響因素66

二、熱傳導和對流傳熱66

三、有效因子及通道幾何構型的優選71

四、氣固傳質73

五、壓力降75

第二節蜂窩結構催化劑與反應器的多相質量傳遞76

一、液固質量傳遞76

二、氣液質量傳遞77

三、氣固質量傳遞78

第三節蜂窩結構催化劑與反應器的多相流體力學79

一、流區79

二、壓力降83

三、液體滯留量85

四、停留時間分布87

五、非理想流動模型88

第四節有序排列結構催化劑與反應器的流動與傳遞89

一、平行通道催化劑與反應器89

二、橫向流催化劑與反應器90

三、壁面催化劑與反應器92

四、列陣式催化劑與反應器94

第五節其它結構催化劑與反應器的流動與傳遞94

參考文獻95

第四章規則空隙結構催化劑與反應器的製造技術/99

第一節蜂窩陶瓷結構基體的製造99

一、概述99

二、擠壓成型工藝100

第二節金屬蜂窩結構基體的製造105

一、金屬蜂窩的結構特徵106

二、金屬蜂窩結構基體的設計和製造108

第三節炭蜂窩結構基體的製造112

一、整體炭蜂窩的製備112

二、炭塗層蜂窩陶瓷製備114

第四節蜂窩陶瓷結構催化劑與反應器的製造116

一、蜂窩陶瓷結構上載體層的沉積117

二、蜂窩陶瓷載體催化活性組分的負載119

第五節金屬蜂窩結構催化劑與反應器的製造120

參考文獻122

第五章規則空隙結構催化劑與反應器的工業催化套用/126

第一節催化氧化126

一、乙烷氧化脫氫126

二、選擇性氧化128

三、其它催化氧化130

第二節催化加氫132

一、炔烴半加氫制烯烴132

二、烯烴和芳烴選擇性加氫133

三、醛/酮、酸和酯選擇性加氫134

四、雜官能團選擇性加氫135

五、其它催化加氫135

第三節合成氣轉化137

一、甲烷化合成天然氣137

二、費-托合成138

三、甲醇合成及甲醇轉化140

四、其它反應過程142

第四節烴或含氧烴重整制合成氣142

一、甲烷重整142

二、低碳烷烴重整143

三、石腦油重整143

四、醇類重整144

五、自熱重整145

六、其它重整148

第五節其它套用149

一、裂解反應149

二、水煤氣變換反應150

三、合成氨150

參考文獻150

第六章規則空隙結構催化劑與反應器的環境催化套用/159

第一節機動車尾氣淨化159

一、概述159

二、汽油車尾氣淨化161

三、柴油車尾氣淨化168

第二節固定源NOx的脫除179

一、概述179

二、氧化釩基脫硝催化劑179

三、非釩基脫硝催化劑182

四、脫硝催化劑的結構與反應器設計184

第三節VOCs/甲烷催化燃燒脫除186

一、概述186

二、VOCs催化燃燒催化劑187

三、丙烷等的催化燃燒188

四、含氯VOCs的催化燃燒191

五、甲烷催化燃燒催化劑193

參考文獻198

第二篇非規則三維（3D）空隙結構催化劑與反應器/209

第七章非規則3D空隙結構催化劑與反應器/211

第一節非規則3D空隙結構基體212

一、纖維基體213

二、絲網基體215

三、編織線基體216

四、泡沫217

第二節機遇與挑戰219

參考文獻220

第八章非規則3D空隙結構催化劑與反應器的傳遞現象/227

第一節多孔材料內的流體流動228

一、多孔材料內流體流動機理228

二、多孔材料內的流動類型228

第二節纖維/泡沫（Foam/Fiber）結構催化劑“氣-固”反應的滲透性能230

一、多孔材料的滲透性能方程230

二、纖維結構催化劑的滲透性233

三、泡沫結構催化劑的滲透性240

第三節纖維/泡沫結構催化劑“氣-固”反應的傳熱性能242

一、多孔材料強化傳熱244

二、纖維結構催化劑的傳熱性能245

三、銅纖維包結細顆粒Ni催化劑在甲烷乾重整中的傳熱性能249

四、泡沫結構催化劑的傳熱性能256

五、泡沫鎳結構催化劑在CO甲烷化中的傳熱性能261

第四節纖維/泡沫結構催化劑“氣-固”反應的傳質性能265

一、纖維結構催化劑的傳質性能265

二、泡沫結構催化劑的傳質性能268

三、泡沫鎳結構催化劑在CO甲烷化中的傳質性能270

第五節纖維/泡沫結構催化劑含液相反應的傳遞現象273

一、纖維結構催化劑含液相反應的傳遞現象273

二、泡沫結構催化劑含液相反應的傳遞現象274

參考文獻275

第九章非規則3D空隙結構催化劑與反應器的製備/282

第一節非規則3D空隙結構基體的傳統塗層催化功能化283

一、分散載體沉積283

二、催化活性組分負載286

第二節非規則3D空隙結構基體的非塗層催化功能化287

一、原電池置換沉積法（galvanicdeposition，GD）287

二、濕式刻蝕法288

三、水蒸氣氧化同源衍生法289

四、水熱合成法290

五、原位生長分子篩法291

六、原位生長水滑石法293

七、偶聯劑輔助法296

八、原位合成催化活性組分法297

第三節非規則3D空隙結構基體包結催化劑/吸附劑細顆粒技術300

參考文獻301

第十章非規則3D空隙結構催化劑與反應器的套用/307

第一節催化氧化307

一、氧化脫氫308

二、選擇性氧化309

三、甲烷/VOCs催化燃燒311

四、其它催化氧化313

第二節催化加氫315

一、草酸二甲酯加氫315

二、CO2加氫制甲醇318

三、其它催化加氫320

第三節合成氣轉化320

一、甲烷化合成天然氣320

二、費-托合成321

三、甲醇合成及甲醇轉化323

四、草酸二甲酯、碳酸二甲酯合成326

第四節烴和含氧烴重整制合成氣328

一、甲烷重整328

二、醇類重整制氫332

三、其它重整334

第五節其它套用334

一、臭氧（O3）分解334

二、移動制氫與純化336

三、空氣淨化338

四、超級電容器340

五、硝酸-苯硝化反應341

六、催化精餾342

參考文獻345

第三篇多級孔結構微納催化劑與反應器/355

第十一章多級孔結構微納催化劑與反應器及製備/357

第一節多級孔分子篩催化劑357

一、多級孔分子篩材料概述357

二、多級孔分子篩材料的合成與性質358

第二節多級孔金屬氧化物催化劑364

一、有序介孔過渡金屬氧化物364

二、有序大孔過渡金屬氧化物369

第三節多級孔碳催化劑376

一、多級孔碳材料概述376

二、多級孔碳材料的合成方法376

三、多級孔碳材料的套用研究381

第四節展望382

參考文獻383

第十二章多級孔結構微納催化劑與反應器的環境催化套用/390

第一節空氣淨化——光催化氧化390

一、甲烷/VOCs脫除390

二、NOx和SOx脫除393

三、CO氧化395

四、臭氧（O3）分解397

五、煙塵氧化399

第二節水處理399

一、有機物降解400

二、有機染料降解402

三、金屬吸附405

第三節自清潔407

參考文獻411

第十三章多級孔結構微納催化劑與反應器的能源儲存與轉化套用/423

第一節能源存儲424

一、鋰離子電池424

二、超級電容器428

三、儲氫429

第二節能源轉化432

一、太陽能制化學品432

二、太陽能存儲與發電434

三、燃料電池437

參考文獻439

第十四章多級孔結構微納催化劑的CO2轉化與利用/444

第一節CO2熱催化轉化444

一、CO2加氫制甲醇444

二、CO2加氫制烯烴及油品雙功能顆粒“微納接觸”的催化調控效應446

第二節CO2光催化轉化人工光合作用及人造樹葉455

一、“納-微-宏”多級結構的一體化構築456

二、人造樹葉456

參考文獻461

索引/463