Life-lost,Requirementofcatalystandsafeuse8.1activityofthecatalystCatalyticactivity

Commonexpressionoftheactivity

1)

Conversionyield(轉(zhuǎn)化率）2)Collectionefficiency（選擇性）3)Reactionrate(反應(yīng)速率）1)

reactionrater2)rateconstantk3)activationenergyE8.1–Page2Back

productyield/reactantconversionyield(%)ork1/k2Strength催化劑抗破壞的能力。Selectivity1.在開始時往往有一段誘導(dǎo)期或稱成熟期，在這段時間內(nèi)活性隨時間增加而增加；2.穩(wěn)定期，活性一般保持穩(wěn)定不變，這是催化劑充分發(fā)揮作用的時期，也就是工業(yè)催化劑的使用期；3.衰老期，催化劑經(jīng)過一段時間使用后，活性出現(xiàn)明顯的下降，直到最后活性消失。在成熟期，往往由于操作條件波動較大，難以穩(wěn)定操作。表8-1工業(yè)催化劑的壽命催化劑的活性和選擇性可能由于微量外來物質(zhì)的存在而下降，這種現(xiàn)象叫做催化劑中毒。而外來的微量物質(zhì)則叫做催化劑毒物。8.3催化劑的失活8.3.1中毒金屬催化劑的毒物有三類：含有具有孤對電子結(jié)構(gòu)的V主族（N、P、As、Sb）和Ⅵ主族（O、S、Se、Te）元素的物質(zhì)；有空的s軌道的金屬離子如Cu+、Ag+、Cd2+、Hg2+、Ni2+等；不飽和分子CO、C2H2、芳香族化合物等。這三類毒物的共同特征是具有未配對電子或孤對電子，它們有很強的絡(luò)合能力。2.金屬催化劑的毒物表8-3某些催化劑及催化反應(yīng)中的毒物4.可逆中毒與不可逆中毒按照毒物作用的特性，中毒過程分為可逆和不可逆的。如果從反應(yīng)混合物中除去毒物后，被毒化的催化劑與純反應(yīng)物接觸一段時間后，就恢復(fù)了初始的化學(xué)組成和活性，則通常認(rèn)為中毒是可逆的，如圖8-3所示。不可逆中毒時，催化劑的活性不斷降低，直到完全失活，從反應(yīng)介質(zhì)中除去毒物后活性仍不恢復(fù)，如圖8-4所示。圖8-3可逆中毒圖8-4不可逆中毒烯烴加氫，原料中含有炔為可逆中毒，還有硫則為不可逆中毒積炭是催化劑在使用過程中，逐漸在表面上沉積上一層炭質(zhì)化合物，減少了可利用的表面積，引起催化劑活性衰退。故積炭也可以看作是副產(chǎn)物的毒化作用。許多有機反應(yīng)，如催化裂化、鉑重整、加氫精制、輕油制氫等過程常因積炭而使催化劑失活。8.3.2積炭1.積炭原因發(fā)生積炭的原因很多，通常是催化劑導(dǎo)熱性不好或者孔隙過細(xì)時容易發(fā)生。積炭過程是催化系統(tǒng)中分子經(jīng)脫氫-聚合而形成的難揮發(fā)性高聚物，它們還可以進(jìn)一步脫氫而形成含氫量很低的類焦物質(zhì)。所以積炭又常稱為結(jié)焦。

催化積炭是在催化劑的作用下，烴類化合物發(fā)生催化積炭反應(yīng)，它與催化劑的性質(zhì)密切相關(guān)。催化劑上不適宜的酸中心常常導(dǎo)致積炭。這些酸中心可能來自載體表面。在氧化物、硫化物上主要是酸性積炭。圖8-6焦炭的程序升溫氧化A：Pt上B：Al2O38.3.3燒結(jié)燒結(jié)是引起催化劑失活的另一個重要因素。燒結(jié)是由于催化劑長期處于高溫下操作，較小的晶粒重結(jié)晶為較大的晶粒，減少了催化劑的筆表面積，使催化劑活性降低。圖8-7從單體生成晶粒和晶粒生長的各個階段8.4催化劑再生圖8-8催化劑再生裝置8.4Requirementofindustrialexcellentcat.在石化和化工生產(chǎn)中，催化劑的應(yīng)用非常廣泛，反應(yīng)后一般需要對產(chǎn)物和催化劑進(jìn)行分離。由于無機陶瓷膜具有良好的耐熱、耐化學(xué)溶劑和較好的機械強度，在石化和化工生產(chǎn)的催化劑回收方面顯現(xiàn)了突出的優(yōu)勢，已經(jīng)在多個廠家得到應(yīng)用。傳統(tǒng)催化劑分離方式的缺點：

1、催化劑流失量大，利用率低；

2、產(chǎn)品中催化劑含量易超標(biāo)，影響品質(zhì)；

3、催化劑再生不易徹底，使用壽命短：

4、自動化程度低、勞動強度大，多為間歇反應(yīng)；

圖8-9陶瓷膜技術(shù)回收催化劑的流程簡圖以煤燃燒催化劑CHARNAC，CHARNAC01為例本產(chǎn)品由柴油為載體組成的煤燃燒催化劑，其主要成分如下：名稱質(zhì)量百分比CAS編號石油餾出物約85~95%68334-30-5有機金屬螯合物約1~3%烷基酰胺約0.75~1.5%磷酸酯類約0.75~2.0%其他助劑約2.5~8.5%本產(chǎn)品按危險化學(xué)品分類：第六類（有毒品）警告：長期接觸可能會對皮膚造成不可逆損害；吸入可能導(dǎo)致肺損傷；可能刺激眼和呼吸道；接觸其蒸氣或霧狀物可能導(dǎo)致頭昏和嗜睡；對水環(huán)境有害；對胎兒有害。人接觸后的急性后果吸入：其蒸氣或霧狀物可能刺激鼻、喉，可能導(dǎo)致頭痛、惡心、嘔吐、頭昏、嗜睡、欣快癥、身體機能失調(diào)、定向力障礙。在通風(fēng)差和封閉的空間，還可能導(dǎo)致意識不清和窒息。吸入其蒸氣或霧狀物可能導(dǎo)致潛在的長期的有害吸收。皮膚接觸：短暫接觸會造成輕微的不適。長期接觸，例如服裝上沾有該種材料，則可能造成更嚴(yán)重的刺激和不適，表現(xiàn)為接觸部位紅腫。非皮膚制敏物質(zhì)。1.溫度起催化作用的活性相在一定溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定存在，當(dāng)它受高溫作用時，會改變催化劑各組分之間的相互作用，引起相結(jié)構(gòu)變化和相分離及新化合物的生成。高溫還會使活性組分流失、催化劑燒結(jié)及副反應(yīng)發(fā)生。因此，導(dǎo)致活性、選擇性、穩(wěn)定性的改變。8.5.2催化劑的使用條件2.壓力操作過程中壓力波動會使催化劑受力不均，造成破碎，甚至粉化。若工業(yè)催化劑中含堿金屬助劑時，它將與上游帶來的某些易揮發(fā)組分如SiO2結(jié)合生成水玻璃，使粉化后的粉體粘結(jié)成塊，使床層板結(jié)，會引起床層壓降異常升高，嚴(yán)重時不得不停車，更換催化劑。3.氣流速度催化劑受高速氣體沖刷，會造成粉化。氣流速度變化導(dǎo)致改變外擴(kuò)散對多相催化反應(yīng)的影響程度，這不僅影響活性、選擇性和穩(wěn)定性，還會影響傳熱效果，造成催化劑表面溫度的變化。對于放熱反應(yīng)，如果氣速降低，會使催化劑表面溫度過高，引