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第一章 工业催化剂概述 1

第一节 催化剂在国计民生中的作用 1

二、合成氨及合成甲醇催化剂 2

三、催化剂与石油炼制及合成燃料工业 5

四、基础无机化学工业用催化剂 7

五、基本有机合成工业用催化剂 8

六、三大合成材料工业用催化剂 9

七、精细化工及专用化学品中的催化 11

八、催化剂在生物化学工业中的应用 11

九、催化剂在环境化学工业中的应用 12

一、催化剂和催化作用 15

第二节 催化若干术语和基本概念 15

二、催化剂的基本特性 16

三、催化剂的分类 19

四、催化剂的化学组成和物理结构 22

五、多相、均相和酶催化剂的功能特点 31

六、多相、均相和酶催化剂的同一性 32

七、新型催化剂展望 35

参考文献 37

第二章 工业催化剂的制造方法 38

第一节 沉淀法 39

一、沉淀法的分类 39

二、沉淀操作的原理和技术要点 42

三、沉淀法催化剂制备实例 51

第二节 浸渍法 53

一、务类浸渍法的原理及操作 55

二、浸渍法催化剂制备实例 57

三、混合法 59

四、热熔融法 60

第五节 离子交换法 62

一、由无机离子交换剂制备催化剂 63

二、由离子交换树脂制备催化剂 68

第六节 催化剂的成型 70

一、成型与成型工艺概述 70

二、几种重要的成型方法 74

第七节 典型工业催化剂制备方法实例 80

例2-1 工业合成氨铁系催化剂的制备 80

例2-2 国产SO2氧化钒系催化剂的工业制备 81

例2-3 新型合成甲醇铜系催化剂及其制备方法 84

例2-4 一种作催化剂载体用氧化铝的制备方法 85

例2-5 丙烯氨氧化生产丙烯腈流化床催化剂 86

例2-6 ZSM-5 分子筛的新合成工艺 87

例2-7 铂铼重整催化剂的制备方法 88

第八节 固体催化剂制备方法的新进展 90

一、钠米材料与催化剂 90

二、凝胶法与微乳化技术 91

三、气相淀积法 93

四、膜催化剂 94

五、化学镀等其他方法 95

参考文献 95

第一节 概述 97

第三章 催化剂性能的评价、测试和表征 97

第二节 活性评价和动力学研究 99

一、活性的测定与表示方法 99

二、动力学研究的意义和作用 101

三、实验室反应器 102

四、评价与动力学试验的流程和方法 111

五、催化剂评价和动力学研究典型实例 115

例3-1 SO2氧化用钒催化剂的评价和动力学 115

例3-2 净化汽车尾气用蜂窝状催化剂活性评价 116

例3-3 在Pt-Sn/Al2O3催化剂上丙烷脱氢反应动力学 117

第三节 催化剂的宏观物理性质测定 121

一、颗粒直径粒径分布 122

二、机械强度测定 126

三、催化剂的抗毒稳定性及其测定 128

四、比表面积测定与孔结构表征 128

第四节 催化剂微观(本体)性质的测定和表征 138

一、电子显微镜在催化剂研究中的应用 138

二、X-射线结构分析在催化剂研究中的应用 141

三、热分析技术在催化剂研究中的应用 145

第五节 若干近代物理方法在催化剂表征中的应用 150

参考文献 154

第四章 工业催化剂的开发 155

第一节 概述 155

第二节 实验室工作 157

一、资料准备 157

例4-1 ICI 46-1/46-4催化剂的剖析 158

二、催化剂参考样品的剖析 158

三、配方筛选 168

四、催化剂开发典型小试实例 169

例4-2 国产轻油水蒸气转化镍系催化剂小试结果 169

例4-3 国产新型耐硫CO变换催化剂的稳定性试验 173

例4-4 丙烯氧化制丙酮四元催化剂的工艺条件试验 175

例4-5 丁烯氧化脱氢制丁二烯七组分催化剂的非正常操作条件试验 178

第三节 扩大试验 179

一、中型制备试验 179

二、中型评价试验 181

例4-6 英国ICI公司的石脑油转化催化剂中型试验 183

例4-7 国产茂金属催化剂 APE-1气相法聚乙烯中试研究 185

例4-8 国产轻油水蒸气转化催化剂中型试验 189

例4-9 CO选择氧化催化剂侧流试验 192

第四节 新型催化剂的工业生产、试用和换代开发 193

例4-10 轻油水蒸气转化催化剂装管试验 194

例4-11 国产耐硫变换催化剂的工业试用和换代开发 196

例4-12 国产环氧乙烷生产用YS系列银催化剂的应用和换代开发 199

参考文献 201

第五章 工业催化剂的制备设计 203

第一节 催化剂及其设计的理论概观 204

第二节 催化剂设计的一般程序 207

一、程序框图 207

二、设计范例 209

例5-1 甲烷部分氧化制甲醛(一步法)多相催化剂设计程序 209

例5-2 加氢催化剂的筛选 213

第三节 组分设计与验证性筛选 213

第四节 热力学分析与反应通道的设计 215

例5-3 丙烷氨氧化制丙烯腈化学平衡常数Kp的计算 216

例5-4 甲烷水蒸气转化制氢主副反应的热力学分析 217

例5-5 蔡氧化的热力学通道分析 219

例5-6 用多种方法改变反应通道的可能性 220

第五节 化学反应的机理研究与催化剂设计 222

一、概述 222

二、化学反应机理研究实例 224

例5-7 由合成气合成醇的原位红外光谱研究 224

例5-8 甲烷氧化偶联制乙烯反应中间氧化物种的原位拉曼光谱研究 226

例5-9 丙烷氨氧化制丙烯腈催化剂的原位红外研究 228

第六节 催化剂原材料的选择 236

一、可供选择的催化剂材料 237

二、主催化剂的选择 238

三、助催化剂的选择 248

四、载体的选择 252

第七节 电子计算机辅助催化剂设计 261

一、数据库 261

二、专家系统 262

三、人工神经元网络技术 264

例5-10 电子计算机辅助丙烷氨氧化制丙烯腈催化剂设计 266

参考文献 268

第六章 工业催化剂的操作设计 270

第一节 操作设计概念 270

第二节 一般操作经验 271

一、催化剂的运输和装卸 272

例6-1 天然气一段蒸汽转化催化剂的装填 274

二、催化剂的活化、钝化和其他预处理 274

例6-2 国产铁-铬系CO中温变换催化剂的活化 277

三、催化剂的失活与中毒 278

例6-3 国产甲烷化催化剂硫中毒试验 280

例6-4 天然气水蒸气转化催化剂的中毒及再生 281

四、积碳与烧碳 282

五、催化剂的寿命和判废 285

六、催化剂衰退的一般对策 285

一、催化剂类型和牌号的选择 287

第三节 使用技术中的若干选择与优化问题 287

二、催化剂形状尺寸的选择和优化 289

三、催化剂组合装填与串联反应器 294

四、催化反应器的人为非定态操作 297

第四节 电子计算机辅助催化剂操作设计 300

一、物理化学基础 300

二、数学模型与数学模拟方法 303

三、新近催化剂操作设计案例 307

例6-5 乙烯环氧化制环氧乙烷催化反应模拟 307

例6-6 乙苯脱氢反应器的人工神经元网络模型及其工况模拟与优化 309

例6-7 国产CTV-Ⅲ型乙烯氧乙酰化催化剂的操作设计 311

四、操作设计案例简评与展望 318

参考文献 319

第一节 引言 320

第七章 工业聚烯烃催化剂 320

第二节 配位聚合机理及其催化剂制备 322

一、概述 322

二、极性单体的配位聚合 324

例7-1 正丁基锂催化剂的制备 325

三、π-烯丙基化合物引发聚合 325

例7-2 双(π-烯丙基)镍(C6H10Ni)催化剂的制备 327

例7-3 双-μ-溴二(烯丙基)二镍(C6H10NiBr2)催化剂的制备 327

第三节 Ziegler-Natta催化剂 328

一、Ziegler催化剂和Natta催化剂概述 328

二、Ziegler-Natta催化剂的主要化学组成和物理结构 328

三、TiCl3-ALEt3催化丙烯聚合速率方程 340

四、丙烯配位聚合反应机理 341

五、高效催化剂 344

六、聚合物的立构规整性 347

第四节 铬系催化剂 350

一、催化原理 351

二、聚合实例 354

第五节 茂金属催化剂 355

一、茂金属及其特点 355

二、甲基铝氧烷(MAO) 356

三、茂金属催化剂的分类及特点 357

第六节 后过渡金属非茂催化剂 370

一、Ni(Ⅱ)和Pd(Ⅱ)及其后过渡金属催化剂的结构与活化反应 370

二、后过渡金属催化的烯烃聚合反应 372

三、后过渡金属催化乙烯与CO共聚反应 373

四、后过渡金属催化剂的特点 375

第七节 聚烯烃催化剂的开发 375

例7-4 负载型铬系聚乙烯催化剂 375

例7-5 改进的Ziegler-Natta型聚丙烯催化剂 377

例7-6 适于烯烃聚合用的负载型金属茂类化合物／铝氧烷催化剂的制备 379

例7-7 合成间规聚苯乙烯的催化剂体系及其制法 381

例7-8 用于烯烃聚合过程的新型高效催化剂 382

参考文献 384

第八章 若干催化剂的新进展 386

第一节 均相配合物催化剂的应用 386

一、羰基化反应及其催化剂 387

二、不对称加氢：Monsanto L-多巴过程 392

三、SHOP法乙烯齐聚 394

第二节 新型分子筛催化材料的应用 396

一、ZSM-5 和择形分子筛 396

二、分子筛的酸性 400

三、分子筛的同形替代材料 401

四、金属掺杂分子筛 403

五、分子筛催化剂的应用 405

第三节 环境保护用催化剂 407

第四节 处于开发前沿的催化过程和催化剂 411

一、均相催化 411

二、多相催化 412

三、相转移催化 415

四、酶催化在化工中的应用 416

参考文献 419