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一催化剂失活原因有哪些
催化剂的失活原因一般分为中毒烧结和热失活结焦和堵塞三大类
1中毒引起的失活
(1)暂时中毒(可逆中毒)
毒物在活性中心上吸附或化合时生成的键强度相对较弱可以采取适当的方法除去毒物使催化剂活性恢复而不会影响催化剂的性质这种中毒叫做可逆中毒或暂时中毒
(2)永久中毒(不可逆中毒)
毒物与催化剂活性组份相互作用形成很强的的化学键难以用一般的方法将毒物除去以使催化剂活性恢复这种中毒叫做不可逆中毒或永久中毒
(3)选择性中毒
催化剂中毒之后可能失去对某一反应的催化能力但对别的反应仍有催化活性这种现象称为选择中毒在连串反应中如果毒物仅使导致后继反应的活性位中毒则可使反应停留在中间阶段获得高产率的中间产物
2结焦和堵塞引起的失活
催化剂表面上的含碳沉积物称为结焦以有机物为原料以固体为催化剂的多相催化反应过程几乎都可能发生结焦由于含碳物质和/或其它物质在催化剂孔中沉积造成孔径减小(或孔口缩小)使反应物分子不能扩散进入孔中这种现象称为堵塞所以常把堵塞归并为结焦中总的活性衰退称为结焦失活它是催化剂失活中最普遍和常见的失活形式通常含碳沉积物可与水蒸气或氢气作用经气化除去所以结焦失活是个可逆过程
与催化剂中毒相比引起催化剂结焦和堵塞的物质要比催化剂毒物多得多在实际的结焦研究中人们发现催化剂结焦存在一个很快的初期失活然后是在活性方面的一个准平稳态有报道称结焦沉积主要发生在最初阶段(在0.15s内)也有人发现大约有50%形成的碳在前20s内沉积结焦失活又是可逆的通过控制反应前期的结焦可以极大改善催化剂的活性这也正是结焦失活研究日益活跃的重要因素
3烧结和热失活(固态转变)
催化剂的烧结和热失活是指由高温引起的催化剂结构和性能的变化高温除了引起催化剂的烧结外还会引起其它变化主要包括化学组成和相组成的变化半熔晶粒长大活性组分被载体包埋活性组分由于生成挥发性物质或可升华的物质而流失等
事实上在高温下所有的催化剂都将逐渐发生不可逆的结构变化只是这种变化的快慢程度随着催化剂不同而异烧结和热失活与多种因素有关如与催化剂的预处理还原和再生过程以及所加的促进剂和载体等有关
当然催化剂失活的原因是错综复杂的每一种催化剂失活并不仅仅按上述分类的某一种进行而往往是由两种或两种以上的原因引起的
二催化剂失活了怎么再生
一般工业催化剂再生的规律是每再生一次其活性都要比原有活性有所下降再生后催化剂的操作温度明显高于再生前的此外失活催化剂也不可能频繁地无止境地一次次进行再生最终还是要被更换的
1结焦(积炭)失活后再生
催化剂在使用过程中因表面逐渐形成炭的沉积物从而使催化剂活性下降的过程
烧炭再生(空气 水汽)是工业催化剂在积炭失活后普遍采用的通过将催化剂孔隙中的含炭沉积物氧化为一氧化碳和二氧化碳出去可恢复催化活性
吹扫法不很严重的积炭有机副产物机械粉尘和杂质堵塞催化剂细孔或覆盖了催化剂表面活性中心可以在原位用吹扫法加以除去
再生中注意事项再生温度与时间调整好防止催化剂烧结再生周期随结焦积累速度而异
2金属污染失活再生
金属污染的来源是原油或煤直接液化的液体中的金属化合物金属卟啉络合物或非卟啉化合物主要是VNiFeCuCaMgNaK等
防治方法化学法或吸附法去除原料中的卟啉加入添加剂(锑的化合物)与金属杂质形成合金使之钝化
3中毒失活再生
催化剂所接触的流体中的少量杂质吸附在催化剂的活性位上使催化剂的活性显著下降甚至消失
中毒分为可逆中毒可以再生的暂时性的中毒
防治办法进入反应工段之前除去毒物
4烧结失活后再生
催化剂的烧结在使用过程中未晶尺寸逐渐增大或原生颗粒长大的现象
防治措施使用条件选择工作温度低于泰曼Tammann)温度常为0.5Tm载体选择Ni/Cr2O3催化剂Ni/Cr2O3-Al2O3的结构加入助剂(隔离剂)
再生办法大晶粒的金属被氧气氧化后经H2还原