在化學(xué)反應(yīng)里能改變反應(yīng)物化學(xué)反應(yīng)速率(提高或降低)而不改變化學(xué)平衡,且本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒有發(fā)生改變的物質(zhì)叫催化劑(固體催化劑也叫觸媒)。據(jù)統(tǒng)計(jì),約有90%以上的工業(yè)過程中使用催化劑,如化工、石化、生化、環(huán)保等。 [1] 催化劑種類繁多,按狀態(tài)可分為液體催化劑和固體催化劑;按反應(yīng)體系的相態(tài)分為均相催化劑和多相催化劑,均相催化劑有酸、堿、可溶性過渡金屬化合物和過氧化物催化劑。催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有極其重要的地位,例如,合成氨生產(chǎn)采用鐵催化劑,硫酸生產(chǎn)采用釩催化劑,乙烯的聚合以及用丁二烯制橡膠等三大合成材料的生產(chǎn)中,都采用不同的催化劑。
有些催化劑的活化簡單迅速,如甲烷化用催化劑中氧化鎳的還原、某些氧化用催化劑中金屬氧化物的價(jià)態(tài)變化等,在工業(yè)反應(yīng)條件下,活化在數(shù)小時(shí)內(nèi)即可完成。有些催化劑的活化復(fù)雜而費(fèi)時(shí),如合成氨催化劑,出廠時(shí)是含少量鋁、鈣原子的強(qiáng)態(tài)Fe3O4固溶體,還原為活性α-Fe需5~10天,影響使用廠有效開工時(shí)間。催化劑制造廠可預(yù)先將其還原為α-Fe,再用含微量氧的惰性氣體使α-Fe上覆蓋一層氧化鐵膜,被氧化的α-Fe只占總的鐵原子的10%左右。這樣既保證運(yùn)輸、裝填過程的安全,又可節(jié)約使用廠還原時(shí)間。又如苯或苯酚加氫用NiO/Al2O3催化劑,要求還原溫度為300~350℃,而工業(yè)反應(yīng)器只能達(dá)到180~220℃,也可在催化劑制造廠預(yù)先還原。其他催化劑也可作類似處理。在催化劑制造中,稱為催化劑預(yù)活化(或預(yù)還原、預(yù)硫化),相應(yīng)的催化劑稱預(yù)活化催化劑,或預(yù)還原催化劑、預(yù)硫化催化劑。
催化劑的貯運(yùn)通常用鐵桶包裝,內(nèi)襯氣密塑料袋。運(yùn)輸中特別是上下車、船,應(yīng)避免損害包裝容器或其密封性的操作。絕大多數(shù)催化劑會(huì)因化學(xué)或物理原因(如毛細(xì)管冷凝)吸收空氣中的蒸汽,導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度和活性降低。多數(shù)催化劑是無機(jī)化合物,若包裝密封良好,能貯存數(shù)十年而性能不變。極少數(shù)催化劑(如預(yù)還原金屬催化劑,某些金屬有機(jī)化合物),遇水或與水作用會(huì)產(chǎn)生氫氣,應(yīng)保存干燥,放置在通風(fēng)良好的庫房中