高分散负载型贵金属催化剂及其应用研究课件

高分散负载型贵金属催化剂及其应用研究汇报人：孙一峰2011.11.30高分散负载型贵金属催化剂及其应用研究汇报人：孙一峰2011.Contents1.项目背景2.项目研究任务3.关键技术总结4.课题成果5.经费使用情况6.验收总结Contents1.项目背景2.项目研究任务3.关键技术总结1.项目背景1.负载型催化剂占催化剂使用量的70％以上。2.贵重金属为活性组分的催化剂在负载型催化剂总量中占了相当大的比例，消耗贵重金属的量十分惊人。3.负载型催化剂存在金属分散度低，结构稳定性差等问题。4.采用不同方法和技术提高催化剂的金属分散度和稳定性成为现阶段催化剂研究的热点方向。1.项目背景1.负载型催化剂占催化剂使用量的70％以上。3.2.项目研究任务1.突破贵金属钯活性组分在载体表面的均匀分散与稳定化技术等共性关键工程化技术、关键装备制造技术和催化剂应用技术。2.实现百吨级高分散负载型贵金属催化剂工程化制备。3.完成钯系催化剂在几类重要石油化工选择性加氢过程。2.项目研究任务1.突破贵金属钯活性组分在载体表面的均匀分散2.1课题研究目标及计划执行情况加氢反应转化率≥95％CHDM选择性≥90%催化草酸酯加氢转化率≥95％乙二醇选择性≥90%金属组分分散度≥80％金属组分用量降低50％乙炔转化率≥80％乙烯选择性≥60％课题研究目标计划执行情况申报国家发明专利6项申报国际发明专利2项建成高分散负载型金属催化剂制备装置金属组分分散度≥50％金属组分用量降低40％乙炔转化率≥50％乙烯选择性≥40％申报国家发明专利20项申报国际发明专利2项授权国家发明专利5项在江苏和北京建成高分散负载型催化剂和本体复合金属氧化物催化剂制备装置各一套加氢反应的转化率≥98％CHDM选择性≥95%催化草酸酯加氢反应转化率≥95％乙二醇选择性≥90%2.1课题研究目标及计划执行情况加氢反应转化率≥95％金属组选择钯系贵金属催化剂材料作为工作重点原前驱体中其它组分起隔离剂和助催化剂的作用采用创新的负载型金属催化剂制备技术原位生长技术关键技术总结在催化剂载体表面原位合成含活性组分的层状前驱体，经还原后活性组分以微小的晶粒尺寸在载体上高度分散。3.关键技术总结选择钯系贵金属催化剂材料原前驱体中采用创新的关键技术总结在催3.1传统浸渍法（1）金属活性中心不定位，分散没有规律，催化活性下降；（2）金属用量大，资源浪费严重；（3）催化剂寿命短，再生频繁、能耗高。3.1传统浸渍法（1）金属活性中心不定位，分散没有规律，催化关键技术之一：单分散成核技术在氧化铝载体表面，通过有效激活表面铝原子来合成包含活性金属原子的配合物前驱体。活性组分原子与激活原子相互高度分散成核。关键技术之一：单分散成核技术在氧化铝载体表面，通过有效激活关键技术之二：晶格定位技术在载体表面，活性金属原子与配位原子呈规则排列，取向定位生长，从而使得活性组分高度均匀分散，而惰性组分则起到隔离和助催化作用。关键技术之二：晶格定位技术在载体表面，活性金属原子与配位原关键技术之三：程序升温均匀分解技术基于层状材料特殊的结构“结构记忆”效应，通过控制程序升温焙烧，使得活性金属与配位原子转变成对应的氧化物，不同种类的氧化物之间相互均匀分散，从而控制活性组分高度均匀分散。关键技术之三：程序升温均匀分解技术基于层状材料特殊的结构“关键技术之四：网阱限域技术通过控制制备条件，在催化剂表面构筑网阱阵列结构。活性金属微晶位于谷底，相邻微晶由凸峰隔离，且构成凸峰的氧化物起隔离剂和助催化剂的作用。这种表面网阱结构形成了高稳定结合态，使得活性组份不易流失、催化剂寿命延长。关键技术之四：网阱限域技术通过控制制备条件，在催化剂表面构2突破了4项高分散催化剂的共性关键工程化制备技术。研发了2类（负载型和本体催化剂）4种（负载型钯银系、负载型钯镁系、负载型铜系和本体铜锌系催化剂）高分散催化剂材料。发表SCI学术论文16篇；出版科技著作1部。1345.课题成果培养博士生8名，硕士生24名。2突破了4项高分散催化剂的共性关键工程化制备技术。研发了2类5.1课题成果目前的应用、转化情况本成果突破钯活性组分在载体表面的均匀分散与稳定化技术关键工程化技术，分别在江苏江阴和北京建成了百吨级规模高分散负载型贵金属催化剂和本体复合金属氧化物催化剂材料的工程化制备装置各一套。实现了高分散负载型钯系贵金属催化剂的规模生产。5.1课题成果目前的应用、转化情况本成果突破钯活性组分在载体100吨/年高分散负载型金属催化剂制备装置（江苏江阴）100吨/年高分散负载型金属催化剂制备装置（江苏江阴）100吨/年高分散本体复合金属氧化物催化剂制备装置（北京）100吨/年高分散本体复合金属氧化物催化剂制备装置（北京）社会效益经济效益203251651.促进我国催化剂研发“产、学、研”联动。2.调动学校、科研、企业等单位的积极性。3.推动催化科技成果向生产力转化。4.促进催化化学、材料化学、化学工程等学科的发展。5.2社会效益与经济效益本课题研究的高分散负载型贵金属催化剂已在石油化工过程中获得实际应用。社会效益经济效益203251651.促进我国催化剂研发“产、6.经费使用情况科目专项经费合计（万元）自筹经费合计（万元）共计（万元）1.设备费73.48454.19527.67（1）购置设备费29.49402.81432.30（2）试制设备费43.99043.99（3）设备改造与租赁费051.3851.382.材料费262.480262.483.测试化验加工费80.98080.984.燃料动力费045.5045.505.差旅费9.9809.986.会议费6.1406.147.国际合作与交流费3.0903.098.出版/文献/信息传播/知识产权事务费3.0003.009.劳务费17.85017.8510.专家咨询费2.9202.9211.管理费26.48026.48经费支出合计486.40499.69986.09本课题预算批复经费为998万元，其中国拨经费498万元，自筹经费500万元。实际支出经费986.09万元，经费使用无结余。6.经费使用情况科目专项经费合计（万元）自筹经费合计（万元）7.验收总结（1）深入进行催化剂表征和性能评价研究，探讨制备参数与催化剂微观结构和介观形态之间内在联系，为实现催化剂结构调控提供指导。（2）建议承担项目的单位到国家直属检查机构做测试时，享有一定的优惠政策。

存在问题总结本课题提供验收资料齐全、制备的催化剂性能达到验收指标、经费使用合理无结余、符合验收要求。7.验收总结（1）深入进行催化剂表征和性能评价研究，探讨制备谢谢！谢谢！高分散负载型贵金属催化剂及其应用研究汇报人：孙一峰2011.11.30高分散负载型贵金属催化剂及其应用研究汇报人：孙一峰2011.Contents1.项目背景2.项目研究任务3.关键技术总结4.课题成果5.经费使用情况6.验收总结Contents1.项目背景2.项目研究任务3.关键技术总结1.项目背景1.负载型催化剂占催化剂使用量的70％以上。2.贵重金属为活性组分的催化剂在负载型催化剂总量中占了相当大的比例，消耗贵重金属的量十分惊人。3.负载型催化剂存在金属分散度低，结构稳定性差等问题。4.采用不同方法和技术提高催化剂的金属分散度和稳定性成为现阶段催化剂研究的热点方向。1.项目背景1.负载型催化剂占催化剂使用量的70％以上。3.2.项目研究任务1.突破贵金属钯活性组分在载体表面的均匀分散与稳定化技术等共性关键工程化技术、关键装备制造技术和催化剂应用技术。2.实现百吨级高分散负载型贵金属催化剂工程化制备。3.完成钯系催化剂在几类重要石油化工选择性加氢过程。2.项目研究任务1.突破贵金属钯活性组分在载体表面的均匀分散2.1课题研究目标及计划执行情况加氢反应转化率≥95％CHDM选择性≥90%催化草酸酯加氢转化率≥95％乙二醇选择性≥90%金属组分分散度≥80％金属组分用量降低50％乙炔转化率≥80％乙烯选择性≥60％课题研究目标计划执行情况申报国家发明专利6项申报国际发明专利2项建成高分散负载型金属催化剂制备装置金属组分分散度≥50％金属组分用量降低40％乙炔转化率≥50％乙烯选择性≥40％申报国家发明专利20项申报国际发明专利2项授权国家发明专利5项在江苏和北京建成高分散负载型催化剂和本体复合金属氧化物催化剂制备装置各一套加氢反应的转化率≥98％CHDM选择性≥95%催化草酸酯加氢反应转化率≥95％乙二醇选择性≥90%2.1课题研究目标及计划执行情况加氢反应转化率≥95％金属组选择钯系贵金属催化剂材料作为工作重点原前驱体中其它组分起隔离剂和助催化剂的作用采用创新的负载型金属催化剂制备技术原位生长技术关键技术总结在催化剂载体表面原位合成含活性组分的层状前驱体，经还原后活性组分以微小的晶粒尺寸在载体上高度分散。3.关键技术总结选择钯系贵金属催化剂材料原前驱体中采用创新的关键技术总结在催3.1传统浸渍法（1）金属活性中心不定位，分散没有规律，催化活性下降；（2）金属用量大，资源浪费严重；（3）催化剂寿命短，再生频繁、能耗高。3.1传统浸渍法（1）金属活性中心不定位，分散没有规律，催化关键技术之一：单分散成核技术在氧化铝载体表面，通过有效激活表面铝原子来合成包含活性金属原子的配合物前驱体。活性组分原子与激活原子相互高度分散成核。关键技术之一：单分散成核技术在氧化铝载体表面，通过有效激活关键技术之二：晶格定位技术在载体表面，活性金属原子与配位原子呈规则排列，取向定位生长，从而使得活性组分高度均匀分散，而惰性组分则起到隔离和助催化作用。关键技术之二：晶格定位技术在载体表面，活性金属原子与配位原关键技术之三：程序升温均匀分解技术基于层状材料特殊的结构“结构记忆”效应，通过控制程序升温焙烧，使得活性金属与配位原子转变成对应的氧化物，不同种类的氧化物之间相互均匀分散，从而控制活性组分高度均匀分散。关键技术之三：程序升温均匀分解技术基于层状材料特殊的结构“关键技术之四：网阱限域技术通过控制制备条件，在催化剂表面构筑网阱阵列结构。活性金属微晶位于谷底，相邻微晶由凸峰隔离，且构成凸峰的氧化物起隔离剂和助催化剂的作用。这种表面网阱结构形成了高稳定结合态，使得活性组份不易流失、催化剂寿命延长。关键技术之四：网阱限域技术通过控制制备条件，在催化剂表面构2突破了4项高分散催化剂的共性关键工程化制备技术。研发了2类（负载型和本体催化剂）4种（负载型钯银系、负载型钯镁系、负载型铜系和本体铜锌系催化剂）高分散催化剂材料。发表SCI学术论文16篇；出版科技著作1部。1345.课题成果培养博士生8名，硕士生24名。2突破了4项高分散催化剂的共性关键工程化制备技术。研发了2类5.1课题成果目前的应用、转化情况本成果突破钯活性组分在载体表面的均匀分散与稳定化技术关键工程化技术，分别在江苏江阴和北京建成了百吨级规模高分散负载型贵金属催化剂和本体复合金属氧化物催化剂材料的工程化制备装置各一套。实现了高分散负载型钯系贵金属催化剂的规模生产。5.1课题成果目前的应用、转化情况本成果突破钯活性组分在载体100吨/年高分散负载型金属催化剂制备装置（江苏江阴）100吨/年高分散负载型金属催化剂制备装置（江苏江阴）100吨/年高分散本体复合金属氧化物催化剂制备装置（北京）100吨/年高分散本体复合金属氧化物催化剂制备装置（北京）社会效益经济效益203251651.促进我国催化剂研发“产、学、研”联动。2.调动学校、科研、企业等单位的积极性。3.推动催化科技成果向生产力转化。4.促进催化化学、材料化学、化学工程等学科的发展。5.2社会效益与经济效益本课题研究的高分散负载型贵金属催化剂已在石油化工过程中获得实际应用。社会效益经济效益203251651.促进我国催化剂研发“产、6.经费使用情况科目专项经费合计（万元）自筹经费合计（万元）共计（万元）1.设备费73.48454.19527.67（1）购置设备费29.49402.81432.30（2）试制设备