催化劑制備原理-浸漬法課件

催化劑制備的單元操作-浸漬法把載體浸漬（浸泡）在含有活性組分（和助催化劑）的化合物溶液中，經(jīng)過一段時(shí)間后除去剩余的液體，再經(jīng)干燥、焙燒和活化（還原或硫化）后即得催化劑——廣泛用于制備負(fù)載型催化劑（尤其負(fù)載型金屬催化劑）載體（如Al2O3）的沉淀洗滌、干燥載體的成型用活性組份溶液浸漬干燥焙燒分解活化（還原）負(fù)載型金屬催化劑催化劑制備的單元操作-浸漬法把載體浸漬（浸泡）在含有活性組分1優(yōu)點(diǎn)：負(fù)載組分主要分布在載體表面，用量少，利用率高（對(duì)于貴金屬催化劑尤其重要）市場(chǎng)上有各種載體供應(yīng)，可以用已成型的載體，省去催化劑成型步驟，而且載體種類很多、物理結(jié)構(gòu)清楚，可根據(jù)需要選擇合適的載體優(yōu)點(diǎn)：負(fù)載組分主要分布在載體表面，用量少，利用率高（對(duì)于2載體的選擇與預(yù)處理對(duì)載體的一般要求：機(jī)械強(qiáng)度高載體為惰性，與浸漬液不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)合適的顆粒形狀與尺寸，適宜的表面積、孔結(jié)構(gòu)等足夠的吸水性耐熱性好不含催化劑毒物和導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生的物質(zhì)原料易得，制備簡(jiǎn)單，無污染常用載體：氧化鋁、硅膠、分子篩、活性炭、硅藻土、浮石、活性白土、炭纖維、整體載體等載體的選擇與預(yù)處理對(duì)載體的一般要求：機(jī)械強(qiáng)度高常用載體：3載體的選擇因反應(yīng)不同而異：如，乙烯精制去除少量乙炔（加氫）：Pd/-Al2O3對(duì)載體的要求：低比表面積、大孔徑（使乙炔加氫產(chǎn)物乙烯盡快脫離催化劑表面）無酸性（防止烯、炔的聚合反應(yīng)，延長(zhǎng)催化劑壽命）載體的預(yù)處理：焙燒酸化鈍化擴(kuò)孔氧化鋁的焙燒載體的選擇因反應(yīng)不同而異：如，乙烯精制去除少量乙炔（加氫）：4浸漬液的配置活性組分金屬的易溶鹽——硝酸鹽、銨鹽、有機(jī)酸鹽（乙酸鹽、乳酸鹽）浸漬液濃度：催化劑中活性組分含量（以氧化物計(jì)）載體比孔容，ml/g浸漬液濃度（以氧化物計(jì)），g/ml濃度過高，活性組分在孔內(nèi)分布不均勻，易得到較粗的金屬顆粒且粒徑分布不均勻濃度過低，一次浸漬達(dá)不到要求，必須多次浸漬，費(fèi)時(shí)費(fèi)力浸漬液的配置活性組分金屬的易溶鹽——硝酸鹽、銨鹽、有機(jī)酸5浸漬過程固體孔隙與液體接觸時(shí)，由于表面張力的作用而產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，使液體滲透到毛細(xì)管內(nèi)部活性組分在載體表面的吸附Critical,tendencytowards"egg-shell"catalyst浸漬過程固體孔隙與液體接觸時(shí)，由于表面張力的作用而產(chǎn)生毛細(xì)管6Uniform Egg-shell Egg-white Egg-Yolka b cdActivephase/SupportSupportActivePhaseDistributionsUniform Egg-shell 7InfluenceofCoadsorbingIons－競(jìng)爭(zhēng)吸附法abcIncreasingcitricacidconcentrationPt/Al2O3Al2O3Impregnationof-AluminawithPt(fromH2PtCl6)InfluenceofCoadsorbingIons8浸漬法分類過量浸漬法：將載體浸漬在過量溶液中，溶液體積大于載體可吸附的液體體積，一段時(shí)間后除去過剩的液體，干燥、焙燒、活化等體積浸漬法：預(yù)先測(cè)定載體吸入溶液的能力，然后加入正好使載體完全浸漬所需的溶液量（實(shí)際采用噴霧法——把配好的溶液噴灑在不斷翻動(dòng)的載體上，達(dá)到浸漬的目的）多次浸漬法：將浸漬、干燥和焙燒反復(fù)進(jìn)行多次使用場(chǎng)合：浸漬化合物溶解度小，一次浸漬達(dá)不到足夠大的負(fù)載量多組分浸漬時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)吸附嚴(yán)重影響各組分在載體表面上的分布多組分浸漬時(shí)，各組分的可溶性化合物不能共存于同一溶液中（分步浸漬）浸漬法分類使用場(chǎng)合：9Wetimpregnation：Dryimpregnation：BucketconveyorDripchuteBucketDrivewheelBucketfilterTipperTodryingImpregnatingsolutionImpregnatingbasinImpregnatingsolutionSprayheaderSupporttobeimpregnatedRotatingdruma.b.Wetimpregnation：Dryimpregnat10浸漬法分類浸漬沉淀法：使載體先浸漬在含有活性組分的溶液中一段時(shí)間后，再加入沉淀劑進(jìn)行沉淀蒸氣浸漬法：借助浸漬化合物的揮發(fā)性，以蒸氣相的形式將其負(fù)載于載體上使用場(chǎng)合：制備貴金屬催化劑（除去氯離子）——貴金屬浸漬液多采用氯化物的鹽酸溶液（氯鉑酸、氯鈀酸、氯銥酸、氯金酸），載體在浸漬液中吸附飽和后，加入NaOH溶液中和鹽酸，并使金屬氯化物轉(zhuǎn)化為金屬氫氧化物沉淀在載體的內(nèi)孔和表面上例：制備正丁烷異構(gòu)化催化劑AlCl3/鐵礬土——在反應(yīng)器中裝入鐵礬土載體，然后以熱的正丁烷氣流將活性AlCl3組分汽化，并帶入反應(yīng)器，使之浸漬在載體上。當(dāng)負(fù)載量足夠時(shí)，便可切斷氣流中的AlCl3，通人正丁烷進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)浸漬法分類使用場(chǎng)合：制備貴金屬催化劑（除去氯離子）例：制備正11浸漬影響因素浸漬時(shí)間IncreasingimpregnationtimePt/Al2O3Al2O3Impregnationof-AluminawithPt(fromH2PtCl6)Impregnationof-AluminawithNi(from1.0MNi(NO3)2)浸漬影響因素Increasingimpregnation12浸漬影響因素浸漬液濃度Impregnationof-AluminawithNi(fromNi(NO3)2)，浸漬時(shí)間0.5h低濃度浸漬溶液和較長(zhǎng)浸漬時(shí)間有利于活性組分在載體孔內(nèi)均勻分布浸漬影響因素Impregnationof-Alumin13浸漬后的熱處理干燥過程中活性組分的遷移焙燒與活化固相互溶體與固相反應(yīng)StaticdryingDryingatlowflowrateFreezedrying浸漬后的熱處理StaticdryingDrying14催化劑制備的單元操作-浸漬法把載體浸漬（浸泡）在含有活性組分（和助催化劑）的化合物溶液中，經(jīng)過一段時(shí)間后除去剩余的液體，再經(jīng)干燥、焙燒和活化（還原或硫化）后即得催化劑——廣泛用于制備負(fù)載型催化劑（尤其負(fù)載型金屬催化劑）載體（如Al2O3）的沉淀洗滌、干燥載體的成型用活性組份溶液浸漬干燥焙燒分解活化（還原）負(fù)載型金屬催化劑催化劑制備的單元操作-浸漬法把載體浸漬（浸泡）在含有活性組分15優(yōu)點(diǎn)：負(fù)載組分主要分布在載體表面，用量少，利用率高（對(duì)于貴金屬催化劑尤其重要）市場(chǎng)上有各種載體供應(yīng)，可以用已成型的載體，省去催化劑成型步驟，而且載體種類很多、物理結(jié)構(gòu)清楚，可根據(jù)需要選擇合適的載體優(yōu)點(diǎn)：負(fù)載組分主要分布在載體表面，用量少，利用率高（對(duì)于16載體的選擇與預(yù)處理對(duì)載體的一般要求：機(jī)械強(qiáng)度高載體為惰性，與浸漬液不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)合適的顆粒形狀與尺寸，適宜的表面積、孔結(jié)構(gòu)等足夠的吸水性耐熱性好不含催化劑毒物和導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生的物質(zhì)原料易得，制備簡(jiǎn)單，無污染常用載體：氧化鋁、硅膠、分子篩、活性炭、硅藻土、浮石、活性白土、炭纖維、整體載體等載體的選擇與預(yù)處理對(duì)載體的一般要求：機(jī)械強(qiáng)度高常用載體：17載體的選擇因反應(yīng)不同而異：如，乙烯精制去除少量乙炔（加氫）：Pd/-Al2O3對(duì)載體的要求：低比表面積、大孔徑（使乙炔加氫產(chǎn)物乙烯盡快脫離催化劑表面）無酸性（防止烯、炔的聚合反應(yīng)，延長(zhǎng)催化劑壽命）載體的預(yù)處理：焙燒酸化鈍化擴(kuò)孔氧化鋁的焙燒載體的選擇因反應(yīng)不同而異：如，乙烯精制去除少量乙炔（加氫）：18浸漬液的配置活性組分金屬的易溶鹽——硝酸鹽、銨鹽、有機(jī)酸鹽（乙酸鹽、乳酸鹽）浸漬液濃度：催化劑中活性組分含量（以氧化物計(jì)）載體比孔容，ml/g浸漬液濃度（以氧化物計(jì)），g/ml濃度過高，活性組分在孔內(nèi)分布不均勻，易得到較粗的金屬顆粒且粒徑分布不均勻濃度過低，一次浸漬達(dá)不到要求，必須多次浸漬，費(fèi)時(shí)費(fèi)力浸漬液的配置活性組分金屬的易溶鹽——硝酸鹽、銨鹽、有機(jī)酸19浸漬過程固體孔隙與液體接觸時(shí)，由于表面張力的作用而產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，使液體滲透到毛細(xì)管內(nèi)部活性組分在載體表面的吸附Critical,tendencytowards"egg-shell"catalyst浸漬過程固體孔隙與液體接觸時(shí)，由于表面張力的作用而產(chǎn)生毛細(xì)管20Uniform Egg-shell Egg-white Egg-Yolka b cdActivephase/SupportSupportActivePhaseDistributionsUniform Egg-shell 21InfluenceofCoadsorbingIons－競(jìng)爭(zhēng)吸附法abcIncreasingcitricacidconcentrationPt/Al2O3Al2O3Impregnationof-AluminawithPt(fromH2PtCl6)InfluenceofCoadsorbingIons22浸漬法分類過量浸漬法：將載體浸漬在過量溶液中，溶液體積大于載體可吸附的液體體積，一段時(shí)間后除去過剩的液體，干燥、焙燒、活化等體積浸漬法：預(yù)先測(cè)定載體吸入溶液的能力，然后加入正好使載體完全浸漬所需的溶液量（實(shí)際采用噴霧法——把配好的溶液噴灑在不斷翻動(dòng)的載體上，達(dá)到浸漬的目的）多次浸漬法：將浸漬、干燥和焙燒反復(fù)進(jìn)行多次使用場(chǎng)合：浸漬化合物溶解度小，一次浸漬達(dá)不到足夠大的負(fù)載量多組分浸漬時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)吸附嚴(yán)重影響各組分在載體表面上的分布多組分浸漬時(shí)，各組分的可溶性化合物不能共存于同一溶液中（分步浸漬）浸漬法分類使用場(chǎng)合：23Wetimpregnation：Dryimpregnation：BucketconveyorDripchuteBucketDrivewheelBucketfilterTipperTodryingImpregnatingsolutionImpregnatingbasinImpregnatingsolutionSprayheaderSupporttobeimpregnatedRotatingdruma.b.Wetimpregnation：Dryimpregnat24浸漬法分類浸漬沉淀法：使載體先浸漬在含有活性組分的溶液中一段時(shí)間后，再加入沉淀劑進(jìn)行沉淀蒸氣浸漬法：借助浸漬化合物的揮發(fā)性，以蒸氣相的形式將其負(fù)載于載體上使用場(chǎng)合：制備貴金屬催化劑（除去氯離子）——貴金屬浸漬液多采用氯化物的鹽酸溶液（氯鉑酸、氯鈀酸、氯銥酸、氯金酸），載體在浸漬液中吸附飽和后，加入NaOH溶液中和鹽酸，并使金屬氯化物轉(zhuǎn)化為金屬氫氧化物沉淀在載體的內(nèi)孔和表面上例：制備正丁烷異構(gòu)化催化劑AlCl3/鐵礬土——在反應(yīng)器中裝入鐵礬土載體，然后以熱的正丁烷氣流將活性AlCl3組分汽化，并帶入反應(yīng)器，使之浸漬在載體上。當(dāng)負(fù)載量足夠時(shí)，便可切斷氣流中的AlCl3，通人正丁烷進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)浸漬法分類使用場(chǎng)合：制備貴金屬催化劑（除去氯離子）例：制備正25浸漬影響因素浸漬時(shí)間IncreasingimpregnationtimePt/Al2O3Al2O3Impregnationof-AluminawithPt(fromH2PtCl6)Impregnationof-AluminawithNi(from1.0MNi(NO3)2)浸漬影響因素Increasingimpr