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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