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催化重整原料預處理的意義

作者:訪客發布時間:2021-07-13分類:催化劑及助劑瀏覽:80


導讀:定義:根據IUPAC于1981年提出的定義,催化劑是一種物質,它能夠加速反應的速率而不改變該反應的標準Gibbs自由焓變化。這種作用稱為催化作用。涉及催化劑的放映為催化反應。催化...

定義:根據IUPAC于1981年提出的定義,催化劑是一種物質,它能夠加速反應的速率而不改變該反應的標準Gibbs自由焓變化。這種作用稱為催化作用。涉及催化劑的放映為催化反應。

催化劑(catalyst)會誘導化學反應發生改變,而使化學反應變快或者在較低的溫度環境下進行化學反應。

我們可在波茲曼分布(Boltzmann distribution)與能量關系圖(energy profile diagram)中觀察到,催化劑可使化學反應物在不改變的情形下,經由只需較少活化能(activation energy)的路徑來進行化學反應。而通常在這種能量下,分子不是無法完成化學反應,不然就是需要較長時間來完成化學反應。但在有催化劑的環境下,分子只需較少的能量即可完成化學反應。

催化劑分均相催化劑與非均相催化劑。非均相催化劑呈現在不同相(Phase)的反應中(例如:固態催化劑在液態混合反應),而均相催化劑則是呈現在同一相的反應(例如:液態催化劑在液態混合反應)。一個簡易的非均相催化反應包含了反應物(或zh-ch:底物;zh-tw:受質)吸附在催化劑的表面,反應物內的鍵因十分的脆弱而導致新的鍵產生,但又因產物與催化劑間的鍵并不牢固,而使產物出現。目前已知許多表反應發生吸附反應的不同可能性的結構位置。
僅僅由于本身的存在就能加快或減慢化學反應速率,而本身的組成和質量并不改變的物質就叫催化劑。催化劑跟反應物同處于均勻的氣相或液相時,叫做單相催化作用;催化劑跟反應物屬不同相時,叫做多相催化作用。

使化學反應加快的催化劑,叫做正催化劑;使化學反應減慢的催化劑,叫做負催化劑。例如,酯和多糖的水解,常用無機酸作正催化劑;二氧化硫氧化為三氧化硫,常用五氧化二釩作正催化劑,這種催化劑是固體,反應物為氣體,形成多相的催化作用,因此,五氧化二釩也叫做觸媒或接觸劑;食用油脂里加入0.01%~0.02%沒食子酸正丙酯,就可以有效地防止酸敗,在這里,沒食子酸正丙酯是一種負催化劑(也叫做緩化劑或抑制劑)。

目前,對催化劑的作用還沒有完全弄清楚。在大多數情況下,人們認為催化劑本身和反應物一起參加了化學反應,降低了反應所需要的活化能。有些催化反應是由于形成了很容易分解的“中間產物”,分解時催化劑恢復了原來的化學組成,原反應物就變成了生成物。有些催化反應是由于吸附作用,吸附作用僅能在催化劑表面最活潑的區域(叫做活性中心)進行。活性中心的區域越大或越多,催化劑的活性就越強。反應物里如有雜質,可能使催化劑的活性減弱或失去,這種現象叫做催化劑的中毒。

催化劑對化學反應速率的影響非常大,有的催化劑可以使化學反應速率加快到幾百萬倍以上。催化劑一般具有選擇性,它僅能使某一反應或某一類型的反應加速進行。例如,加熱時,甲酸發生分解反應,一半進行脫水,一半進行脫氫:

HCOOH=H2O+CO

HCOOH=H2+CO2

如果用固體Al2O3作催化劑,則只有脫水反應發生;如果用固體ZnO作催化劑,則脫氫反應單獨進行。這種現象說明,不同性質的催化劑只能各自加速特定類型的化學反應過程。因此,我們利用催化劑的選擇性,可使化學反應主要向某一方向進行。

在催化反應里,人們往往加入催化劑以外的另一物質,以增強催化劑的催化作用,這種物質叫做助催化劑。助催化劑在化學工業上極為重要。例如,在合成氨的鐵催化劑里加入少量的鋁和鉀的氧化物作為助催化劑,可以大大提高催化劑的催化作用。

催化劑在現代化學工業中占有極其重要的地位,現在幾乎有半數以上的化工產品,在生產過程里都采用催化劑。例如,合成氨生產采用鐵催化劑,硫酸生產采用釩催化劑,乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料的生產中,都采用不同的催化劑。

標簽:預處理重整催化


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