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2023

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如何选择合适化工催化剂——稳定性

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【概要描述】化工催化剂种类繁多,应用极为广泛,同一反应甚至同一装置的不同催化剂的性能也差别很大,那么什么样的催化剂才是好的化工催化剂,化工催化剂又该怎样评价呢?选择一款化工催化剂要注重哪些指标呢?一般而言,衡量一个化工催化剂的质量与效率,主要是活性、选择性和稳定性这3项综合指标。与这3项相关的还有,催化剂的机械强度、抗毒性、几何物理性质、宏观和微观的物理结构、经济性能等。比较全面的性能概况如下表。

       化工催化剂种类繁多,应用极为广泛,同一反应甚至同一装置的不同催化剂的性能也差别很大,那么什么样的催化剂才是好的化工催化剂,化工催化剂又该怎样评价呢?选择一款化工催化剂要注重哪些指标呢?

       一般而言,衡量一个化工催化剂的质量与效率,主要是活性、选择性和稳定性这3项综合指标。与这3项相关的还有,催化剂的机械强度、抗毒性、几何物理性质、宏观和微观的物理结构、经济性能等。比较全面的性能概况如下表。

       催化剂性能通常是指活性、选择性和稳定性,稳定性包括化学稳定性(抗毒性)和物理稳定性(耐热性、机械强度)。固定床化工催化剂,尤其是选择性和稳定性更为重要。

       催化剂的稳定性

       催化剂稳定性通常以寿命来表示。

       它是指催化剂在使用条件下,维持一定活性水准的时间(单程寿命),或经过再生后的累计时间(总寿命)。也可以以单位活性位上所能实现的反应转化总数来表示。

       根据催化剂的定义,一个理想的催化剂应该可以永久地使用下去。然而实际上由于化学和物理的原因,催化剂的活性和选择性均会随着使用时间逐渐下降,直到低于某一特定值后就被认为是失活了(活性还有,但不具备工业价值了)。

       化工催化剂的稳定性包括对高温热的耐热稳定性,对摩擦、冲击、重力作用的机械稳定性和对毒物毒化作用的抗毒稳定性。

       1) 耐热稳定性,一种良好的化工催化剂应能在反应温度的条件下,长期具有一定水平的活力。高温反应是比较常见的,然而大多数催化剂有自己的极限温度,这主要是高温容易引起催化剂活性组分的微晶烧结长大、晶格破坏或晶格缺陷减少。金属催化剂通常超过半熔温度就容易烧结。

       2) 机械稳定性,机械稳定性高的催化剂能够受得住颗粒之间、颗粒与流体之间、颗粒与器壁之间的摩擦与碰击,且在运输、装填及自重负荷或反应条件改变等过程中能不破碎或没有明显的粉化,一般用抗压强度和粉化度来表示机械稳定性。

       3) 抗毒稳定性,由于有害杂质(毒物)对催化剂的毒化作用,使催化剂的活性、选择性或寿命降低的现象称为催化剂中毒。一般来讲,毒物泛指硫化物H2S、COS、SO2、 CS2、RSH、R1SR2、噻吩、R1RRR2、RSO3H等,含磷、含砷、卤素化合物一级重金属化合物,金属有机化合物等;含氧化合物O2、CO2、CO、H2O等。对金属催化剂,前者会造成永久中毒,后者会造成暂时性(可逆)中毒。

       催化剂的中毒现象可以粗略地解释为表面活性中心吸附了毒物或进一步转化为稳定的表面化合物,活性位被钝化或永久占据。

       综上来看,选择一款性价比高的化工催化剂,价格不是唯一的因素,催化剂具有高的活性及选择性,长的寿命才是更重要指标。