催化剂复活

一、单项选择题（每题2分，共30分） 10.填空题（每空1分，共20分） 三、判断题（每题1分，共10分） 四、名称解释（每题2分，共10分） 五、简答题（每题5分，共30分）

情境一沉淀法制备固体催化剂

1.当催化剂和反应物互溶时，这种催化反应称为（）

A、非均相 B、液相反应 C、气固相反应 D、均相反应 2.共沉淀法制备的催化剂的分散性和均匀性较之于（ ）

A、浸渍法好 B、混合法好 C、均匀沉淀法好 D、热熔融法好 3.将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的方法是( ) A、均匀沉淀法 B、共沉淀法 C、浸渍沉淀法 D、导晶沉淀法 4.3A、4A和5A分子筛的主要区别是（ ）

A、孔径 B、晶型 C、硅铝比 D、晶型和硅铝比 5.载体在催化剂中含量（ ）

A、适中 B、较少 C、固定不变 D、较高 6.单组分沉淀法可以用来制备非贵金属的单组份催化剂或（ ） A、载体 B、助催化剂 C、粘结剂 D、活性组分 7.沉淀法制备催化剂中

光催化剂的工艺及发展

学 院 化学与化学工程学院 专 业 化学工程与工艺 班 级 化工133 姓 名 张竞业 学 号 2013012062

光催化剂的工艺及发展

张竞业

齐齐哈尔大学 . 黑龙江省 . 齐齐哈尔

摘要：由于化石燃料本身的不可持续性，以及燃烧化石燃料释放的大量CO2产生的温室效应、环境污染等严重的全球性问题，构建洁净的、环境友好的、非化石燃料的可再生新能源体系，已经成为世界各国高度关注的焦点和重大战略。太阳能由于其取之不竭、洁净无污染、可再生等优点，必将在未来的新能源开发中占据举足轻重的地位。而氢能具有高燃烧值、燃烧产物是水无环境污染等优点，因此，利用自然界丰富的太阳能光催化制氢和光催化还原CO2作为可持续发展的新能源途径

纳米催化剂综述

所谓纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术

纳米催化剂由于其高效的还原或氧化作用，在催化领域的应用非常广泛，与普通商用催化剂相比，表现出高活性和高选择性等优异的催化性能。在反应中，纳米催化剂的尺寸、形貌、表面性质等对其活性和选择性起到了关键的作用。纳米颗粒由于尺寸小，表面所占的体积分数大，表面的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子配位不全等，导致表面的活性位置增加，这就使纳米颗粒具备了作为催化剂的基本条件。随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凹凸不平的原子台阶，这就增加了化学反应的接触面。 纳米催化剂性质 ⒈表面效应

描述催化剂表面特性的参数通常包括颗粒尺寸、比表面积、孔径尺寸及其分布等。有研究表明，当微粒粒径由10nm减小到1nm时，表面原子数将从20%增加到90%。这不仅使得表面原子的配位数严重不足、出现不饱和键以及表面缺陷增加[，同时还会引起表面张力增大，使表面原子稳定性降低，极易结合

一、吸附塔、脱氧塔、原料气缓冲罐、制氢PSA装置催化剂装填： 1、催化剂装填前的准备

工作场地干燥、清洁、无杂物；检查反应器和内构件是否完好，内部热电偶管和衬里有无损坏；认真清扫，抹净反应器内壁、出口筛板与过滤网上的脏物；准备好筛子、加料漏斗、帆布袋和软梯等。在反应器内壁标记好瓷球和催化剂的装填高度。 2、催化剂装填

催化剂是一种强吸水剂，为了避免吸潮，应选在晴天装催化剂，并连续工作装完为止。催化剂的装填通常是用一个金属漏斗和一个帆布软管组成。装填时，要使帆布软管下端尽量接近催化剂床层，装催化剂时用料斗和帆布袋将催化剂送入反应器，催化剂出袋口后的自由落体高度小于1米，催化剂装填人员应使布袋口沿反应器圆周方向移动，使床层均匀上升。每升高半米至一米，耙平一次，然后再装。使其疏密一致，以防止运转中产生床层下沉及沟流等，造成物料和温度分布不均匀，使床层径向温差增大。装填催化剂时应有专人负责指挥，并认真做好现场装填记录。精心搬运，认真记录编号及计量。催化剂装填完毕后，要及时将反应器封口，以备装置试密。

密项装填的操作步骤，将密项装填器放在反应器上部，把催化剂放入料斗，经过帆布袋均匀流入密项装填器。并连续工作装完为止。

二、制氢加氢反应器、脱硫

一

催化剂制备 共沉淀法

按照 Co3O4和 CeO2在催化剂中的比例，计算出所需 0.5mol/L Ce(NO3)3溶液的体积和 Co(NO3)2?6H2O 的质量。将钴、铈的硝酸盐混合溶液与沉淀剂碳酸钠并流滴定。沉淀过程中，始终保持沉淀液的 pH 值在 8.5～9.5 之间。在室温下搅拌 3 小时。按 50mL 蒸馏水/g.cat 的比例用 80℃蒸馏水洗涤三次，在 80℃下干燥24 小时，一定温度下焙烧 5 小时，制得不同比例的钴、铈混合氧化物催化剂。 浸渍法

考察制备方法对催化剂的活性影响时，用到了浸渍法，具体步骤如下：取一定量的0.5mol/L Ce(NO3)3溶液，与沉淀剂碳酸钠并流滴定。沉淀过程中，始终保持沉淀液的pH值在8.5～9.5之间。在室温下搅拌3小时。按50mL蒸馏水/g.cat的比例用80℃蒸馏水洗涤三次，在80℃下干燥24小时，得到CeO2载体的前驱体。按比例取一定量的Co(NO3)2?6H2O，采用等体积浸渍方法将Co(NO3)2溶液浸渍于载体前驱体上，再于室温下放置过夜。一定温度下焙烧5小时，制得Co3O4-CeO2催化剂。 活性

原料气空速为40,000ml/h gcat。原料组成为：1 vol.% O2，1

低温SCR催化剂

催化剂是SCR技术的核心，其中MMNOx/TiO2、MNOx-CeO2/TiO2，MNOx/AI2O3、CuO/Tio2等在中低温范围内都表现良好的脱硝活性。研究表明，以锰铈氧化物为活性组分的催化剂具有较高的催化活性和N2选择性，是低温SCR催化剂研究的焦点。

活性组分

催化剂的活性组分在低温SCR反应过程中，对反应物的吸附以及电子传递起着至关重要的作用，直接决定着反应能否顺利进行，影响着催化活性和N2选择性的高低。常见的低温SCR催化剂活性组分主要有活性氧化锰和二氧化铈二种。

活性氧化锰

MNOx的晶格中含有大量的活性氧，能有效促进低温SCR脱硝反应的进行。常见的锰的氧化物主要有MnO2、Mn2O3、M3O4和Mn5O8等，它们在SCR脱硝反应中的作用各不相同。Kapteijn等研究发现MnO2催化剂具有较好的低温活性，而Mn2O3则具有较高的N2选择性。锰氧化物的催化活性顺序为：MnO2>Mn5O8>Mn2O3>Mn3O4。研究发现，虽然纯的MNOx低温活性较高，但其N2选择性较差，且易受烟气中SO2和H2O的影响导致催化剂中毒。通常将MNOx与其他氧化物结合，制备双金属或复合氧化物催化剂，以提高催化剂的活性和N2选择性

一、吸附塔、脱氧塔、原料气缓冲罐、制氢PSA装置催化剂装填： 1、催化剂装填前的准备

工作场地干燥、清洁、无杂物；检查反应器和内构件是否完好，内部热电偶管和衬里有无损坏；认真清扫，抹净反应器内壁、出口筛板与过滤网上的脏物；准备好筛子、加料漏斗、帆布袋和软梯等。在反应器内壁标记好瓷球和催化剂的装填高度。 2、催化剂装填

催化剂是一种强吸水剂，为了避免吸潮，应选在晴天装催化剂，并连续工作装完为止。催化剂的装填通常是用一个金属漏斗和一个帆布软管组成。装填时，要使帆布软管下端尽量接近催化剂床层，装催化剂时用料斗和帆布袋将催化剂送入反应器，催化剂出袋口后的自由落体高度小于1米，催化剂装填人员应使布袋口沿反应器圆周方向移动，使床层均匀上升。每升高半米至一米，耙平一次，然后再装。使其疏密一致，以防止运转中产生床层下沉及沟流等，造成物料和温度分布不均匀，使床层径向温差增大。装填催化剂时应有专人负责指挥，并认真做好现场装填记录。精心搬运，认真记录编号及计量。催化剂装填完毕后，要及时将反应器封口，以备装置试密。

密项装填的操作步骤，将密项装填器放在反应器上部，把催化剂放入料斗，经过帆布袋均匀流入密项装填器。并连续工作装完为止。

二、制氢加氢反应器、脱硫

一

催化剂制备 共沉淀法

按照 Co3O4和 CeO2在催化剂中的比例，计算出所需 0.5mol/L Ce(NO3)3溶液的体积和 Co(NO3)2?6H2O 的质量。将钴、铈的硝酸盐混合溶液与沉淀剂碳酸钠并流滴定。沉淀过程中，始终保持沉淀液的 pH 值在 8.5～9.5 之间。在室温下搅拌 3 小时。按 50mL 蒸馏水/g.cat 的比例用 80℃蒸馏水洗涤三次，在 80℃下干燥24 小时，一定温度下焙烧 5 小时，制得不同比例的钴、铈混合氧化物催化剂。 浸渍法

考察制备方法对催化剂的活性影响时，用到了浸渍法，具体步骤如下：取一定量的0.5mol/L Ce(NO3)3溶液，与沉淀剂碳酸钠并流滴定。沉淀过程中，始终保持沉淀液的pH值在8.5～9.5之间。在室温下搅拌3小时。按50mL蒸馏水/g.cat的比例用80℃蒸馏水洗涤三次，在80℃下干燥24小时，得到CeO2载体的前驱体。按比例取一定量的Co(NO3)2?6H2O，采用等体积浸渍方法将Co(NO3)2溶液浸渍于载体前驱体上，再于室温下放置过夜。一定温度下焙烧5小时，制得Co3O4-CeO2催化剂。 活性

原料气空速为40,000ml/h gcat。原料组成为：1 vol.% O2，1

一

催化剂制备 共沉淀法

按照 Co3O4和 CeO2在催化剂中的比例，计算出所需 0.5mol/L Ce(NO3)3溶液的体积和 Co(NO3)2?6H2O 的质量。将钴、铈的硝酸盐混合溶液与沉淀剂碳酸钠并流滴定。沉淀过程中，始终保持沉淀液的 pH 值在 8.5～9.5 之间。在室温下搅拌 3 小时。按 50mL 蒸馏水/g.cat 的比例用 80℃蒸馏水洗涤三次，在 80℃下干燥24 小时，一定温度下焙烧 5 小时，制得不同比例的钴、铈混合氧化物催化剂。 浸渍法

考察制备方法对催化剂的活性影响时，用到了浸渍法，具体步骤如下：取一定量的0.5mol/L Ce(NO3)3溶液，与沉淀剂碳酸钠并流滴定。沉淀过程中，始终保持沉淀液的pH值在8.5～9.5之间。在室温下搅拌3小时。按50mL蒸馏水/g.cat的比例用80℃蒸馏水洗涤三次，在80℃下干燥24小时，得到CeO2载体的前驱体。按比例取一定量的Co(NO3)2?6H2O，采用等体积浸渍方法将Co(NO3)2溶液浸渍于载体前驱体上，再于室温下放置过夜。一定温度下焙烧5小时，制得Co3O4-CeO2催化剂。 活性

原料气空速为40,000ml/h gcat。原料组成为：1 vol.% O2，1

催化剂再生方案

1. 催化剂再生点的判断

① 催化剂已连续运行了30天以上；

② 反应温度提高到580℃以上，反应效果仍然没有明显改善； ③ 反应器温升较初期明显下降； ④ 碳四烯烃转化率下降明显，小于70%； ⑤ 装置的芳烃产率快速下降； ⑥ 反应液中的芳烃含量明显减少；

⑦ 气相中的氢气、乙烷、丙烷含量明显下降，丙烯含量增加到5%以上，丙烷含量降至5%以下；

⑧ 反应器的上下压差较开工初期明显偏高。

2. 催化剂末期操作注意事项

① 反应温度应逐步提高，随着温度的提高，结焦速度加快，催化剂活性下降速度加快；

② 要密切注意反应气相中的碳四以上组分的含量，防止压缩机带液，如果发现压缩机带液严重，不管什么情况都应停止该套反应系统的运行，切换反应器； ③ 由于催化剂运行末期需要较高的反应温度，必然导致装置能耗上升，应根据经济性进行反应器的切换，而无需坚持运行到最后阶段；

④ 如果设备结焦严重，导致反应压力升高到设计值以上，或系统压力超过设备的设计压力，应立即降低进料量，必要时停止装置运行，按步骤切换反应器；

3. 催化剂寿命判断

每进行一次或几次催化剂再生后，催化剂的活性都会有微小的下降，反应器物料的初始温度都会有所提高，这个过程是缓慢的，也是