催化劑及其基本特征

　　1、催化劑及其基本特征？

　　催化劑是一種物質，它能夠改變化學反應的速率，而不改變該反應的標準Gibbs自由焓變化；此過程稱為催化作用，涉及催化劑的反應稱為催化反應。    

　　催化劑的基本特征

　　催化劑只能實現熱力學可行的反應，不能實現熱力學不可能的反應；      

　　催化劑只能改變化學反應的速度，不能改變化學平衡的位置；

　　催化劑能降低反應的活化能，改變反應的歷程；

　　催化劑對反應具有選擇性。

　　2、催化劑的組成？

　　主催化劑：催化劑的主要活性組分，起催化作用的根本性物質，如合成氨催化劑的鐵，催化劑中若沒有活性組分存在，那么就不可能有催化作用

　　助催化劑：催化劑中具有提高活性組分的催化活性和選擇性的組分，以及改善催化劑的耐熱性、抗毒性，提高催化劑機械強度和壽命的組分。

　　催化劑載體：主要是負載催化活性組分的作用，還具有提高催化劑比表面積、提供適宜的孔結構、改善活性組分的分散性、提高催化劑機械強度、提高催化劑穩定性等多種作用

　　3、催化劑的穩定性？

　　指催化劑的活性和選擇性隨反應時間的變化，催化劑的性能穩定性情況，通常以壽命表示。催化劑在反應條件下操作，穩定一定活性和選擇性水平的時間稱為單程壽命；每次性能下降后，經再生又恢復到許可水平的累計時間稱為總壽命。催化劑穩定性包括熱穩定性，抗毒穩定性，機械穩定性三個方面。

　　4、物理吸附與化學吸附的主要區別？

　　物理吸附：

　　指氣體物質（分子、離子、原子或聚集體）與表面的物理作用（如色散力、誘導偶極吸引力）而發生的吸附，其吸附劑與吸附質之間主要是分子間力（也稱“van der Waals”力）。

　　化學吸附：

　　指在氣固界面上，氣體分子或原子由化學鍵力（如靜電、共價鍵力）而發生的吸附，因此化學吸附作用力強，涉及到吸附質分子和固體間化學鍵的形成、電子重排等。

　　5、何謂B酸和L酸，及其簡便的鑒定方法？

　　能夠給出質子的都是酸，能夠接受質子的都是堿，Br?nsted定義的酸堿稱為B酸（B堿），又叫質子酸堿。 

　　能夠接受電子對的都是酸，能夠給出電子對的都是堿，所以Lewis定義的酸堿稱為L酸（L堿），又叫非質子酸堿。

　　固體酸的類型有B酸和L酸兩種，對固體酸類型最有效的區分方法是紅外光譜法，它是通過研究NH3或吡啶在固體酸表面上吸附的紅外光譜來區分B酸和L酸的。固體酸吸附吡啶的紅外吸收譜帶見表所示，通過這些譜帶很容易的確定固體酸表面的B酸和L酸。

　　7、如何利用堿滴定法測定固體酸的酸量？

　　就是把固體酸催化劑粉末懸浮于苯溶液中，其中加入指示劑，用正丁胺進行滴定，使用不同pKa值的各種指示劑，就可通過胺滴定來測定各種酸強度的酸量，這樣測得的酸量為B酸和L酸的總和。對于有顏色的樣品，可用分光光度計法或摻入已知酸強度的白色固體予以稀釋，也可用胺量熱滴定法來測定有色或黑色固體酸樣品的酸量。

　　8、如何利用CO2吸附法測定固體堿的堿量？

　　就是在TPD裝置上將預先吸附了CO2的固體堿在等速升溫，并通入穩定流速的載氣條件下，檢測一定溫度下脫附出的酸性氣體，得到TPD曲線。這種曲線的形狀、大小及出現最高峰的溫度值，都與固體堿的表面堿性有關，從而確定堿量。 

　　9、簡述固體酸催化劑的催化作用機理。

　　固體酸、堿催化劑，如硅鋁膠、分子篩、MgO-SiO2等在烴類轉化，包括裂解、異構化、烷基化、聚合反應中都有極好的活性?，F普遍認為，固體酸催化反應與均相酸催化反應一樣，都是按正碳離子機理進行的，與此相對應，烴類在固體堿催化劑作用下，反應按負碳離子機理進行的。所謂正碳離子和負碳離子相理，簡單地說就在反應中，通過反應分子的質子化生成碳正離子，或從反應分子除去一個質子生成負碳離子，從而使反應分子得以活化的過程，并且是反應的控制步驟。

　　10、催化裂化反應有哪些規律？

　?。?）新生成的伯正碳離子極不穩定，并迅速轉化為仲正碳離子，然后再β處斷裂，反應繼續下去，直至成為不能再斷裂的小正碳離子為止，并在反應過程中將H+ 傳給催化劑變成烯烴。

　?。?）烯烴裂化時也首先形成正碳離子，并遵循β處斷裂原則，生成一個較小的烯烴和一個伯正碳離子，伯正碳離子再重排，裂化為較小的烯烴。

　?。?）環烷烴裂化時形成的正碳離子的機理與烷烴一體，但由于存在大量仲碳離子和叔碳離子，所以環烷烴的反應能力很高，并能生成各種與烯烴裂化類似的產品，同時還存在一定的芳烴。

　?。?）芳烴裂化時也先形成正碳離子，然后在側鏈斷裂，而芳環基本上不參加反應。

　?。?）裂化速率按與環所連的碳原子伯、仲、叔順序和隨側鏈的長度增加而增加。

　　11、FCC工藝中三個主要部分的特點？

　?。ㄒ唬┓磻?－再生系統

　　新鮮原料經過一系列換熱后與回煉油混合，進人加熱爐預熱到 370 ℃ 左右，由原料油噴嘴以霧化狀態噴人提升管反應器下部，與來自再生器的高溫（約 650～700 ℃ ）催化劑接觸并立即氣化，油氣與霧化蒸汽及預提升蒸汽一起攜帶著催化劑以 7～8 m/s的高線速通過提升管，經快速分離器分離后，大部分催化劑被分出落人沉降器下部，油氣排帶少量催化劑經兩級旋風分離器分出夾帶的催化劑后進人分餾系統。

　　積有焦炭的待生催化劑由沉降器進人其下面的汽提段，用過熱蒸汽進行汽提以脫除吸附在催化劑表面上的少量油氣。待生催化劑經待生斜管、待生單動滑閥進人再生器，與來自再生器底部的空氣接觸形成流化床層，進行再生反應，同時放出大量燃燒熱，以維持再生器足夠高的床層溫度度（密相段溫度約650～680 ℃）。再生器維持0.15～0.25MPa，床層線速約 0.7～1.0 m/s。再生后的催化劑經淹流管、再生斜管及再生單動滑閥返回提升管反應器循環使用。

　　燒焦產生的再生煙氣，經再生器稀相段進人旋風分離器，經兩級旋風分離器分出攜帶的大部分催化劑，煙氣經集氣室和雙動滑閥排人煙囪。

　?。ǘ┓逐s系統

　　分餾系統的作用是將反應 －再生系統的產物進行分離，得到部分產品和半成品。由反應 －再生系統來的高溫油氣進人催化分餾塔下部，經裝有擋板的脫過熱段脫熱后進人分餾段，經分餾后得到富氣、粗汽油、輕柴油、重柴油、回煉油和油漿。

　?。ㄈ┪?－穩定系統

　　從分餾塔頂油氣分離器出來的富氣中帶有汽油組分，而粗汽油中則溶解有C3和C4甚至 C2組分。吸收－穩定系統的作用就是利用吸收和精餾的方法將富氣和粗汽油分離成干氣 ( ≤C2 )、液化氣（ C3 、C4）和蒸氣壓合格的穩定汽油。  

　　12、三反應器催化重整過程中的基本反應有哪些？

　　1、加氫-脫氫反應；

　　2、異構化、環化反應；

　　3、芳構化反應。

　　13、什么是表面弛豫、Schottky缺陷、Frenkel缺陷、堆垛層錯？

　　在金屬的表面原子層中，表面上的原子常常會產生相對于正常位置的上、下位移，使表面相中原子層間距偏離體相內的層間距，即發生了收縮或膨脹，表面相中原子的這種位移稱為表面弛豫。

　　當表面層晶格中的一個離子運動到表面，并在扭折位置處結合，這樣在原來的晶格位置上就會留下一個空位而形成缺陷，這種缺陷成為Schottky缺陷。

　　如果原來處于正常晶格位置上的離子由于熱運動遷移到了晶格間隙，原來的晶格位置也會留下一個空位，結果在晶體中間隙離子與相應的空位一起構成了缺陷，這樣的缺陷稱為Frenkel缺陷。

　　理想的晶面堆垛中出現錯配和誤位形成的缺陷稱為堆垛層錯。

　　14、簡述溢流效應。

　　溢流是指固體催化劑的一個相（給體相）表面上吸附或產生的活性物種（溢流子）向另一個在同樣條件下并不能吸附或產生該活性物種的相（受體相）表面上遷移的過程，可以認為是負載型金屬催化劑金屬和載體相互作用的一種特殊情況。 

　　15、簡述“幾何結構適應原則”。

　　在多相催化反應中，反應物分子起反應的部分常常只涉及少數原子，催化劑中活性中心也只是由某幾個原子所組成的所謂多位體(multiplet)。實現催化反應的基本步驟就是反應分子中起反應的部分與催化劑的多位體之間的作用。這種相互作用不僅能使反應物分子的部分價鍵發生變形，而且會使部分原子活化，促使新鍵的生成。常見的多位體有二位體、三位體、四位體、六位體。