催化及化学过程PDF电子书下载

第一篇 化学过程中的催化剂 1

第一章 绪 论 1

1.1 催化特性及其含义 1

1.2 催化反应 3

1.3 催化剂和催化过程的参考文献 7

1.3.1 科学期刊文献 7

1.3.2 专利文献 8

1.3.3 文献目录 10

1.4 常用术语汇编 13

第二章 催化剂的制备、特性和使用情况2.1 引言 17

2.2 均相催化剂和非均相催化剂 17

2.3 非均相催化剂 18

2.4 表面积与晶体颗粒度 20

2.5 载体的作用 22

2.6 助催化剂 23

2.7 无定形和结晶形硅铝酸盐：强酸催化剂 23

2.7.1 引言 23

2.7.2 沸石的结构 24

2.8 催化剂颗粒大小和形状 27

2.9 催化剂制造 29

2.9.1 引言 29

2.9.2 制造方法 29

2.10 催化剂的特性 33

2.10.1 常规方法 33

2.10.2 表面特性 37

2.11 催化剂的使用 38

2.1 1.1 预处理 38

2.1 1.2 失活过程 38

2.12 催化剂经济状况 42

参考文献 49

第三章 实现催化过程的方法 49

3.1 引言 49

3.2 催化剂的进展对过程操作和设计的影响 50

3.2.1 现有过程的较小变化 50

3.2.2 现有过程的重要变化 52

3.2.3 全新的过程或化学品 52

3.3 过程的质量和热量平衡 53

3.3.1 进行质量平衡的方法 54

3.3.2 进行热量平衡的方法 55

3.4 过程评价之设备设计 56

3.5 化学反应器类型和设计制约 59

3.5.1 均相和非均相反应器 60

3.5.2 活塞流和返混型反应器 61

3.5.3 等温或绝热反应器 63

3.5.4 反应热对反应器设计的影响 64

3.5.5 绝热温度升高 68

3.6 操作温度和压力对整个设计的影响 69

3.7 催化剂变化和分离技术对过程设计的影响 71

3.7.1 催化剂蜕化对过程的影响 72

3.7.2 催化剂毒化对过程设计的影响 75

3.7.3 催化剂与产品的分离 75

3.8 过程的能量和辅助材料要求 77

3.9 过程设计中环境方面的要求 79

参考文献 83

第四章 催化过程的经济情况 83

4.1 引言 83

4.2 化学产品的生产成本 84

4.2.1 成本的组成 84

4.2.2 原料成本 86

4.2.3 能量消耗费 86

4.2.4 专利费或许可证费 87

4.2.5 直接费用 88

4.2.6 间接费用 88

4.2.7 与投资有关的费用 88

4.2.8 生产规模的影响 89

4.2.9 设备利用率低的影响 91

4.2.10 催化剂对生产成本的影响 92

4.3 综合系统中的催化过程 93

4.3.1 催化剂对生产设备的影响 93

4.3.2 催化剂的寿命 94

4.3.3 均相催化剂 95

4.4 改善催化剂性能对工艺过程和经济情况的影响 97

4.4.1 改进现有工艺：实例1 99

4.4.2 改进现有工艺：实例2 101

4.4.3 重大工艺改变 102

4.4.4 新工艺和新原料：实例1 104

4.4.5 新工艺和新原料：实例2 105

4.5 新催化过程的前景 107

参考文献 112

第二篇 由石油、煤、天然气制基本化工原料第五章 石油化学5.1 引言 112

5.2 催化重整 113

5.3 催化裂化 118

5.3.1 链烷烃裂化 119

5.3.2 环烷烃裂化 120

5.3.3 芳烃裂化 120

5.4 异构化 123

5.5 加氢处理 128

5.5.1 加氢脱硫 129

5.5.2 加氢裂化 133

5.6 蒸汽裂化 138

5.7 结束语 140

参考文献 143

第六章 煤、天然气化学 143

6.1 生产燃料和基本化工原料的资源和路线 143

6.1.1 原料来源 143

6.1.2 燃料和基本化工原料的生产路线 145

6.2 合成气、氢气、一氧化碳的生产 150

6.2.1 引言 150

6.2.2 烃类蒸汽转化 152

6.2.3 烃类部分氧化 154

6.2.4 水煤气变换反应 154

6.2.5 脱除碳的氧化物 155

6.3 合成氨——综合性催化过程的一个实例 157

6.4 合成甲醇 159

6.5 以煤为原料的工艺过程 163

6.5.1 煤的液化 163

6.5.2 煤的气化 168

第三篇 由基本化工原料制最终产品第七章 由基本原料到最终产品的生产路线 168

参考文献 175

7.1 由基本原料到最终产品 175

7.2 乙烯及其衍生物 177

7.2.1 乙烯生产的管理经营 177

7.2.2 乙烯——无处不在的石油化工产品 178

7.3 尼龙合成 181

7.3.1 引言 181

7.3.2 由苯生产尼龙66 182

7.4 两种不同类型产品的复杂性 184

7.5 由基本原料到后继产品的化工工艺路线选择 184

7.6 1，2-环氧丙烷的生产路线 185

7.6.1 氯醇路线 185

7.6.2 过氧化反应路线 186

7.6.3 其它路线 187

7.6.4 各种路线的比较 188

7.7 苯酚的生产路线 189

7.7.1 异丙苯路线 189

7.7.2 磺化路线 190

7.7.3 氯苯路线 191

7.7.4 甲苯路线 191

7.7.5 环己烷路线 192

7.7.6 苯酚生产路线的选择 193

7.8 己二腈生产路线 195

7.8.1 己二酸胺化脱水 195

7.8.2 丙烯腈电氢化二聚 196

7.8.3 间接氢氰化 196

7.8.4 丁二烯直接氢氰化 197

7.8.5 己二腈生产路线的选择 197

7.9 用乙炔作化工原料 198

7.9.1 乙炔（ 1890—1960） 198

7.9.2 乙炔——现状和未来 199

参考文献 203

第八章 碳—碳键的形成 203

Ⅰ．羰基化 203

8.1 引言 203

8.2 由合成气制烃 205

8.2.1 Fischer-Tropsch过程 205

8.2.2 甲烷化作用 214

8.2.3 由甲醇生产液态烃 215

8.3 含氧产品的合成 220

8.3.1 乙醇生产 220

8.3.2 乙烯醇 221

8.4 羰基合成 223

8.5 有机物的羰基化 228

8.5.1 甲醇转化成醋酸 229

8.5.2 乙酸乙烯酯和乙酸酐的合成 231

8.6 附录——聚合（链增长）过程中产品分布及其意义 232

参考文献 238

第九章 碳—碳键的形成 238

Ⅱ．齐聚、异构化、复分解和氢氰化反应9.1 引言 238

9.2 由乙烯齐聚制取α-烯烃 238

9.2.1 主要反应步骤 239

9.2.2 化学计量的烷基增长 240

9.2.3 催化乙烯的齐聚作用 240

9.2.4 改进相对分子质量分布（乙基公司工艺） 241

9.2.5 副反应 244

9.2.6 改变相对分子质量分布（shell Higher olef ins过程） 245

9.3 烯烃复分解反应 248

9.3.1 反应的范围 248

9.3.2 烯烃复分解反应的催化体系 250

9.3.3 反应机理 252

9.4 二甲苯的分离和异构化 255

9.4.1 分离过程 255

9.4.2 催化异构化反应 258

9.4.3 催化异构化体系 261

9.4.4 交替反应，最终产物的途径不包括C8分离过程 263

9.5 丁烯的氢氰化作用制备乙二腈 265

参考文献 270

第十章 碳—碳的形成 270

Ⅰ．聚合反应 270

10.1 引言 270

10.2 聚合物的性质和聚合反应过程 271

10.3 工业聚合技术 275

10.3.1 一般原理 275

10.3.2 本体聚合反应 276

10.3.3 液相聚合 279

10.4 链增长聚合 281

10.5 自由基聚合 282

10.6 离子型聚合 286

10.6.1 阴离子聚合 286

10.6.2 阳离子聚合 288

10.7 配位聚合 290

10.7.1 引言 290

10.7.2 引发和增长途径 293

10.7.3 非均相齐格勒—纳塔催化剂 296

10.7.4 均相齐格勒—纳塔催化剂 296

10.7.5 负载齐格勒—纳塔催化剂 297

10.7.6 负载金属络合催化剂 297

10.8 选择性聚合反应 300

10.8.1 低密度聚乙烯（LDPE） 301

10.8.2 聚丙烯 302

10.9 聚合催化剂的发展方向 304

参考文献 309

第十一章 选择性烃氧化 309

11.1 引言 309

11.2 烯烃的环氧化作用 310

11.2.1 乙烯和丙烯氧化物的生产 312

11.2.2 乙烯直接氧化制取环氧乙烷 313

11.2.3 反应机理 314

11.2.4 副产品和其它丙烯氧化物路线 315

11.2.5 乙二醇和丙二醇的直接合成 320

11.3 醛、酮的生产 321

11.3.1 甲醛的生产 321

11.3.2 银催化过程 322

11.3.3 铁钼催化过程 323

11.3.4 选择甲醛生产过程的影响因素 324

11.3.5 甲醇氧化机理 324

11.3.6 乙醛的生产 325

11.3.7 Wacker过程的化学机理 328

11.3.8 乙酸乙烯酯的生产 330

11.3.9 乙酸乙烯酯合成机理 333

11.3.10 其它钯催化剂催化的乙酰氧基化反应 334

11.3.11 丙酮和甲乙酮的制取 335

11.4 不饱和醛和酮的生产 337

11.4.1 丙烯醛的化学过程与生产 338

11.4.2 丙烯醛合成机理 340

11.5 酸和酸酐的生产 340

11.5.1 甲酸、乙酸和乙酸酐 340

11.5.2 丙烯酸和甲基丙烯酸的生产 342

11.5.3 芳香族化合物的氧化 344

11.5.4 对苯二甲酸和苯甲酸 346

11.6 氧化脱氢 348

11.6.1 氧化脱氢生产丁二烯 348

11.7 氨氧化生产腈 350

11.7.1 氢氰酸的生产 350

11.7.2 丙烯腈的生产 351

11.7.3 芳香烃氨氧化反应 353

11.8 氧氯化生产氯乙烯 353

11.9 烯烃在混合催化剂上氧化和氨氧化机理 356

11.9.1 一般反应示意图 356

11.9.2 烯烃的吸附作用和烯丙基中间体 357

11.9.3 氧的作用和Mar s-Van Kvelen循环 359

11.9.4 活性相和活性中心 362

11.10 结论 368

参考文献 371

第十二章 催化加氢和脱氢 371

12.1 引言 371

12.2 不饱和碳—碳键的催化加氢 371

12.3 乙炔加氢 372

12.3.1 乙炔化学吸附 373

12.3.2 乙炔加氢 374

12.3.3 乙烃加氢动力学和机理 375

12.3.4 聚合物的形成 376

12.4 二烯烃加氢 377

12.4.1 1，3-丁二烯的化学吸附 378

12.4.2 丁二烯加氢机理 379

12.5 甘油三酸酯的加氢（油脂硬化） 380

12.5.1 基本情况 380

12.5.2 大豆油的选择加氢 381

12.5.3 甘油三酸酯的加氢机理 383

12.5.4 油脂硬化催化剂 384

12.6 芳香族化合物的加氢 384

12.6.1 苯的加氢 384

12.7 芳香族硝基化合物加氢 386

12.7.1 硝基苯加氢——一般原理 386

12.7.2 硝基苯加氢机理 387

12.8 腈类的加氢 388

12.8.1 一般原理 388

12.8.2 己二腈加氢 388

12.9 糖类的加氢 389

12.10 催化脱氢 390

12.10.1 正丁烯脱氢 390

12.10.2 乙苯脱氢 392

12.11 芳香烃的加氢脱烷基化作用 392

12.11.1 一般原理 392

12.11.2 加氢脱烷基化催化剂 392

12.12 均相加氢 393

参考文献 399

第十三章 专用化学品 399

13.1 引言 399

13.2 异构化 400

13.3 环氧化 401

13.4 加氢 402

13.5 不对称加氢 403

13.6 环丙烷化 404

13.7 结束语 405

参考文献 409

第十四章 酶催化作用 409

14.1 引言 409

14.2 酶的种类和应用 409

14.3 氨基酸合成 412

14.4 葡萄糖异构化 413

14.5 将来的用途 414