【本期內(nèi)容,由上海神農(nóng)冠名播出】 以固體酸替代液體酸作為催化劑是實現(xiàn)環(huán)境友好催化新工藝的一條重要途徑,在石油化工領(lǐng)域的生產(chǎn)過程中涉及的催化反應(yīng)幾乎有一半可使用這類催化媒質(zhì)。今天小七為大家介紹九類固體酸催化劑及再生。 固載化液體酸(如:HF/Al2O3、BF3/Al2O3) 將液體酸固載后使用,一定程度上解決了催化劑的分離問題,但反應(yīng)過程中活性組分會不斷流失,催化劑使用壽命短。此外,嚴重的腐蝕問題也難以解決。 簡單氧化物酸的主要來源是表面羥基和暴露的金屬離子,這分別相當于液體酸中的B酸和L酸。 微孔復(fù)合金屬硫族化合物在催化、離子交換等方面具有很高的應(yīng)用價值,而且因其獨特的光電性能,在半導(dǎo)體、光電導(dǎo)體、非線性光學(xué)等方面具有應(yīng)用前景 金屬鹽(如:硫酸鹽、磷酸鹽) 硫酸鹽和磷酸鹽通常用作酯化反應(yīng)的酸性催化劑。 沸石分子篩(如:ZSM-5分子篩、Y分子篩) 沸石分子篩固體酸是工業(yè)催化劑的重要種類,具有高的酸強度和催化活性,如圖8-13所示,分子篩固體酸廣泛應(yīng)用于石油化工以及精細化工領(lǐng)域。 雜多酸(如:H3PW12O40、H4SiW12O40) 由不同種類的含氧酸根陰離子縮合形成的稱為雜多陰離子,其酸稱為雜多酸。如圖3-17所示,具有Keggin結(jié)構(gòu)的雜多酸是最常用的雜多酸型催化劑,廣泛應(yīng)用于酯化、烷基化、酯交換及烯烴環(huán)氧化等類型的反應(yīng)。 陽離子交換樹脂作為固體酸催化劑具有活性高、選擇性好、易分離、可再利用及低腐蝕等優(yōu)點,但由于使用允許溫度較低、價格較高而受到局限。 天然粘土具有豐富的正離子交換能力,可方便地經(jīng)酸處理轉(zhuǎn)化為有效的酸催化劑,但無法克服高溫下物理塌陷的缺點。 固體超強酸(如:SO42-/ZrO2、WO3/ZrO2) SO42-/MxOy型固體超強酸是一種經(jīng)典的固體酸,如上圖所示,它是以某種金屬氧化物(MxOy)為載體,以SO42-為負載物的固體催化劑。 SO42-/MxOy型固體超強酸具有以下優(yōu)點: ☆ 對水穩(wěn)定性很好 ☆ 其表面吸附的SO42-與載體表面結(jié)合很穩(wěn)定,即使水洗也不易除去 ☆ 能在高溫下使用 ☆ 其腐蝕性很小 理想的固體酸催化劑應(yīng)具備以下性能: (1)對不同的反應(yīng)能夠提供合適的酸強度; (2)一般液體酸催化劑的反應(yīng)溫度較低,要求取代液體酸的固體酸催化劑具有良好的低溫活性; (3)在非均相反應(yīng)中,要求固體酸催化劑具有相應(yīng)的孔徑和孔分布,便于原料和產(chǎn)物的擴散,防止炭化和提高催化劑壽命。 ☆ 中毒 ☆ 燒結(jié)失活 ☆ 積炭、結(jié)焦 (1)可逆中毒:毒物在活性中心上吸附或化合時,生成的鍵強度相對較弱,可以采用適當?shù)姆椒ǔザ疚?,使催化劑活性恢?fù)而不會影響催化劑的性質(zhì),這種中毒叫做可逆中毒或暫時中毒; (2)不可逆中毒:毒物與催化劑活性組分相互作用,形成很強的化學(xué)鍵,難以用一般的方法將毒物除去使催化劑活性恢復(fù),這種中毒叫不可逆中毒或永久中毒; (3)選擇中毒: 催化反應(yīng)過程中有時可以觀察到,一個催化劑中毒之后可能失去對某一反應(yīng)的催化能力,但對別的反應(yīng)仍具有催化活性,這種現(xiàn)象稱為選擇中毒。 ☆ 蒸汽處理 ☆ 空氣處理 ☆ 通入氫氣或不含毒物的還原性氣體 ☆ 用酸堿處理 固體酸催化劑的研制目前已經(jīng)形成了獨立的體系,期待在不遠的將來由液體酸催化的反應(yīng)均可以被固體酸催化劑所取代并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),傳統(tǒng)的液體酸催化工藝逐漸淘汰,從而實現(xiàn)綠色環(huán)保的高效益的可持續(xù)化的工業(yè)化生產(chǎn)。 這里是化工707,謝謝你的閱讀! 化工707微信號:hg707_com 化工、技術(shù)、未來,化工路上,一起走 會議會展、廣告合作: 022-86671576 18908089274 |
|