1、工业催化 Catalysis in Industrial Processes,第一章 绪论,2,1.1 课程的性质与任务,课程性质,课程任务,3,工业催化与相关学科的关系,4,催化剂/催化科学的重要性,“Catalysis is the heart of modern chemical industry.” “Catalysis is the front research area of chemistry.” “A new technology created need a new catalyst, which makes chemical industry improve rapidly
2、.” “90%的化工产品，是借助催化剂生产出来的。没有催化剂，就不可能建立现代的化学工业。”,5,无机化学工业中的合成氨，硝酸硫酸的生产有机化工原料中的甲醇、丁辛醇、乙酸和丙酮等的生产石油化工工业中催化裂化、催化重整等二次加工煤化工中催化液化与气化高分子化工中的三大合成材料的生产等医药、农药领域的药物合成生命活动领域的机体及微生物的生长 无不与催化剂相关！,6,只要涉及化学反应的领域都存在着催化剂的应用,1.2 工业催化学科的形成与发展,7,二十一世纪催化工业新领域：环保催化、生物催化、手性催化、纳米催化、组合催化、微化学反应体系中的催化、催化新材料、等等,几千年前（殷商时期）- 发酵法制酒与
3、醋 1746年，J.Roebuck铅室法制硫酸，用NO2作气相催化剂，实现了第一个现代工业催化过程 1811年，俄国科学家从科学意义上最先发现了催化作用，热的淀粉水溶液中添加盐酸时促进淀粉水解生成糖 1836年，J.J.Berzelius首先提出“催化作用” 概念,8,萌芽时期（二十世纪以前）,J.J. Berzelius,1902年开发了油脂催化加氢工艺生产硬化油，视为近代有机工业的先河(法国Sabatier1912年获诺贝尔化学奖 ) 1904年开始德国化学家F.Haber研究合成氨催化剂，最伟大、影响最深远的催化工艺(1919年获诺贝尔化学奖),9,奠基时期（二十世纪前三十年）,F. H
4、aber,10,大发展时期（二十世纪三十年代至七十年代),11,12,成熟时期（二十世纪八十年代后）,1. 催化工业在经济社会中的作用与地位,提高社会生产水平(合成氨） 扩大资源利用范围（石油、煤、 天然气、合成气） 提取制造重要物质（精细化工） 满足社会各方面需要（衣、食、住、行、环保、国防）,13,合成氨,N2+3H23NH3 催化剂: Fe-Al2O3-K2O 每吨催化剂可产2万吨氨 N2来源: 空气分离H2来源: 烃类水蒸气转化法工艺(涉及反应): 加氢脱硫转化变换甲烷化氨合成 需用八种不同催化剂,14,石油,15,煤,16,天然气,17,合成气,18,精细化工,产量小附加值高医药、农
5、药、染料、香料、涂料、各种助剂、合成材料等,19,满足社会各方面需要,衣、食、住、行,20,据统计，现有90%以上的化工过程是采用催化剂进行生产的。借助于催化剂生产的产品总值在全世界工业生产总值中约占18%，仅低于机械产品的总值,21,全球催化剂销售额（美元）,1975年8.2亿 1980年11.9亿 1985年25.08亿 1990年59.84亿 1995年85亿 1996年90亿 2000年100亿 2001年105亿 2007年135亿 ,22,催化剂市场地域结构,美国是全球最大催化剂市场，约占全球销售额的36.4%，欧洲国家为28%，日本为12.2%，其它亚洲和中南美洲国家约占23.4%,23,催化剂市场的需求结构,24,当前催化技术的研究和应用内容,更新原料路线，采用更廉价的原料（降低原料成本，资源有效利用） 革新工艺流程，促进新工艺过程的开发（发展绿色清洁化工生产技术，走可持续发展的道路） 缓和工艺操作条件，节能降耗（节能） 开发新产品，提高产品的收率，改善产品的质量（开发新产品） 消除环境污染（环境保护）,25,1.4 课程的主要内容及教学安排,26,
