工業催化

《工業催化》從石油天然氣化工實用角度出發，以多相催化及各類固體催化劑為主要討論對象，較系統地介紹了催化作用基本原理，各類固體催化劑，工業催化劑的製備、分析、測試與操作使用方法；介紹了石油煉製催化劑、石油化工催化劑、化肥催化劑、碳一化工催化劑、環境保護催化劑的基本情況和最新研究進展。 《工業催化》可作為高等院校化學工程與工藝及相近專業本科生、研究生教材，亦可供從事有關科研、設計、生產的工程技術人員閱讀參考。

第一篇 催化作用基礎

第1章 催化劑概述1

1.1 催化劑和催化作用1

1.2 催化科學的誕生與發展1

1.3 催化劑和催化作用的基本特徵4

1.4 催化體系的分類7

1.5 催化劑的組成和性能要求10

1.5.1 催化劑的組成10

1.5.2 工業催化劑的基本性能要求13

第2章 多相催化作用基礎16

2.1 催化劑的吸附作用16

2.1.1 吸附概述16

2.1.2 化學吸附態19

2.2 多相催化中的擴散23

2.2.1 擴散的類型23

2.2.2 擴散對反應動力學的影響24

2.2.3 擴散影響的識別和消除26

2.3 催化反應系統的分析27

第二篇 工業催化劑作用原理

第3章 金屬催化劑31

3.1 金屬催化劑的吸附作用31

3.1.1 金屬對氣體的化學吸附能力32

3.1.2 化學吸附強度與催化活性32

3.2 金屬的電子結

321能帶理論33

322價鍵理論34

33金屬表面幾何因素與催化活性35

331原子間距35

332晶面花樣36

34晶格的缺陷與位錯37

341晶格缺陷和位錯的主要類型37

342晶格不規整性與多相催化37

343金屬表面在原子水平上的不均勻性38

35金屬載體間的相互作用38

36合金催化劑39

第4章金屬氧化物催化劑40

41非計量化合物40

411非計量化合物的成因40

412非計量化合物的類型41

42半導體的能帶理論42

421半導體的能帶結構42

422施主和受主43

423費米能級和脫出功43

43氣體在半導體上的化學吸附44

44半導體的導電性與催化活性45

441N2O的分解45

442CO的分解46

45半導體Ef和對催化反應選擇性的影響46

46d電子構型、金屬氧鍵、晶格氧與催化活性47

461d電子構型47

462金屬氧鍵47

463晶格氧（O2-）47

第5章固體酸鹼催化劑49

51酸鹼的定義和性質測定49

511酸鹼的定義49

512固體酸鹼性質的測定50

52固體酸鹼性的來源53

521負載酸54

522氧化物及複合氧化物54

523金屬鹽55

53固體酸鹼性與催化作用56

531酸中心類型與催化作用的關係56

532酸強度與催化作用的關係57

533酸濃度與催化活性的關係57

54分子篩催化劑58

541分子篩的結構58

542分子篩的特性和催化性能62

543分子篩的酸性來源65

第三篇工業催化劑的製備、使用、分析測試與表徵

第6章工業催化劑的製備技術67

61沉澱法67

611沉澱原理68

612沉澱法的工藝過程69

613沉澱法的分類69

614金屬鹽前驅體和沉澱劑的選擇71

615影響沉澱形成的因素72

62浸漬法74

621載體的選擇75

622浸漬液的配製 75

623活性組分在載體上的分佈與控制76

624常用浸漬工藝78

625浸漬顆粒的熱處理過程79

63混合法81

64離子交換法81

65熔融法82

66其他製備技術82

661微乳液技術82

662溶膠凝膠法83

663等離子體技術84

664微波技術84

665超聲波技術84

666超臨界技術85

667膜技術85

67催化劑的成型87

671成型工藝概述87

672成型對催化劑性能的影響 88

673成型助劑89

674幾種重要的成型方法90

第7章工業催化劑的使用93

71催化劑的裝填93

711催化劑篩分與裝填93

712開、停車及鈍化94

72催化劑的活化94

721還原活化94

722硫化活化96

723氧化活化97

73催化劑的失活97

731中毒97

732積炭99

733燒結99

734活性組分流失99

74催化劑再生與回收利用100

741催化劑再生100

742催化劑回收利用101

第8章催化劑性能的評價、測試和表徵102

81催化劑的性能評價102

811實驗室反應器102

812性能評價方法105

82催化劑的宏觀物性測定107

821顆粒直徑及粒徑分佈108

822機械強度測定108

823催化劑的抗毒穩定性及其測定110

824比表面積測定與孔結構表徵110

83催化劑微觀性質的測定和表徵118

831電子顯微鏡在催化劑研究中的應用118

832X射線結構分析在催化劑研究中的應用120

833熱分析技術在催化劑研究中的應用122

第四篇工業催化劑各論

第9章石油煉製催化劑126

91催化裂化催化劑126

911催化裂化反應機理和烴類的主要反應126

912催化裂化催化劑及其發展127

913催化裂化催化劑的製備128

914催化裂化催化劑的失活與再生130

915催化裂化催化劑的進展與展望131

92催化重整催化劑132

921催化重整反應機理和主要反應132

922催化重整催化劑的組成和種類133

923催化重整催化劑的製備134

924催化重整催化劑的失活與再生135

925催化重整催化劑的新進展136

93加氫處理催化劑136

931催化加氫反應機理和主要反應136

932加氫處理催化劑137

933加氫處理催化劑的製備139

934加氫處理催化劑的失活與再生139

935加氫處理催化劑的進展與展望140

94加氫裂化催化劑140

941加氫裂化反應機理141

942加氫裂化催化劑142

943加氫裂化催化劑的製備142

944加氫裂化催化劑的進展與展望143

95其他煉油催化劑143

951醚化催化劑143

952異構化催化劑144

953烷基化催化劑145

954烯烴疊合催化劑146

955柴油氧化脫硫催化劑146

第10章石油化工（基本有機原料）催化劑148

101概述148

1011石油化工（基本有機原料）生產技術概述148

1012石油化工生產中的主要催化劑簡介148

102乙烯及其初級衍生物生產用催化劑149

1021碳二餾分選擇性加氫除炔149

1022乙烯部分氧化制環氧乙烷151

1023乙烯和苯合成乙苯155

103甲醇及其初級衍生物生成用催化劑157

1031一氧化碳和氫氣合成甲醇157

1032甲醇羰基合成或乙醛氧化制醋酸159

第11章化肥工業催化劑163

111脫硫催化劑163

1111烴類加氫脫硫催化劑163

1112硫磺回收催化劑165

1113脫硫劑172

1114硫氧化碳水解催化劑175

112烴類轉化催化劑175

113一氧化碳變換催化劑176

1131鐵鉻系高溫變換催化劑177

1132銅鋅系低溫變換催化劑179

1133一氧化碳寬溫(耐硫)變換催化劑180

114甲烷化催化劑181

115氨合成催化劑183

1151氨合成催化劑研究進展183

1152氨合成鐵催化劑的製備185

1153預還原催化劑185

116制硝酸和制硫酸催化劑186

1161氨氧化制硝酸催化劑186

1162二氧化硫氧化制硫酸催化劑187

第12章碳一化學催化劑188

121甲醇及低碳醇合成催化劑188

1211甲醇合成催化劑188

1212低碳混合醇合成催化劑194

122甲醇氧化制甲醛催化劑195

1221反應機理195

1222銀催化劑196

1223鐵鉬氧化物催化劑197

1224其他催化劑198

123羰基合成催化劑198

1231氫甲醯化反應催化劑199

1232炔烴羰基化催化劑200

1233烯烴的羰基化催化劑200

1234甲醇羰基化制醋酸催化劑200

1235醋酸甲酯羰基化制醋酐催化劑202

1236氧化羰基化合成碳酸酯催化劑202

1237硝基化合物的還原羰基化催化劑202

124費托合成催化劑202

1241費托合成催化劑類型203

1242費托合成催化劑的製備205

125碳一化學中的催化新工藝206

1251天然氣的直接轉化207

1252天然氣間接轉化利用208

1253膜技術在碳一化學中的應用211

1254二氧化碳的利用212

第13章環境保護和環境友好催化技術214

131環境經濟的提出和環境友好概念的產生214

132空氣污染治理的催化技術214

1321動態源的凈化處理和三效催化劑215

1322靜態源的凈化處理催化技術218

133工業廢液的催化凈化技術（CWAO）220

1331工業廢液的來源及主要污染物220

1332工業廢液的處理方法221

1333WAO和CWAO221

134大氣層保護與催化技術223

1341保護臭氧層的催化技術223

1342控制溫室效應氣體排放的催化技術224

135環境友好的催化技術224

1351零排放與綠色化學224

1352E因子原子經濟與綠色化工生產227

1353環境友好催化技術的發展趨勢227

136光催化在環境科學中的應用和光催化環保功能材料231

1361光催化原理231

1362光催化在環境科學中的應用232

1363光催化環保功能材料232

參考文獻233