催化劑失活原因及各類再生情況

      當(dāng)今90%的化學(xué)工業(yè)中包含有催化劑過程，催化劑在生產(chǎn)中提高反應(yīng)速率和選擇性。而隨著工業(yè)生產(chǎn)時間的增長，催化劑會失活，是催化反應(yīng)的速率下降。小編給您講講如何使失活催化劑的活性得到再生，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益。

     催化劑失活是在恒定反應(yīng)條件下進行的催化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率隨時間增長而下降的現(xiàn)象。催化劑的失活過程分為三種類型：化學(xué)的、熱的、機械的。

一、化學(xué)失活

          原因                                   結(jié)果

          燒結(jié)                             表面積減少

活性化合物的生成        活性組分喪失和表面積減少

相轉(zhuǎn)變和相分離             組成改變、表面積減少

活性組分的包埋             活性位減少

活性組分揮發(fā)                  活性組分減少

二、機械失活

         原因                                  結(jié)果

    顆粒破碎                催化劑床層溝流，堵塞

       結(jié)污                                 表面積減少

三、催化劑再生

      一般工業(yè)催化劑再生的規(guī)律是每再生一次其活性都要比原有活性有所下降，再生后催化劑的操作溫度明顯高于再生前的，此外，失活催化劑也不可能頻繁地?zé)o止境地一次次進行再生，最終還是要被更換的。

1.結(jié)焦（積炭）失活后再生：

     催化劑在使用過程中，因表面逐漸形成炭的沉積物從而使催化劑活性下降的過程。

     燒炭在生（空氣+水汽），是工業(yè)催化劑在積炭失活后普遍采用的通過將催化劑孔隙中的含炭沉積物氧化為一氧化碳和二氧化碳出去，可恢復(fù)催化活性。

     吹掃法，不很嚴(yán)重的積炭有機副產(chǎn)物、機械粉塵和雜質(zhì)堵塞催化劑細孔或覆蓋了催化劑表面活性中心，可以在原位用吹掃法加以除去。

再生中注意事項：

     再生溫度與時間調(diào)整好，防止催化劑燒結(jié)；再生周期隨結(jié)焦積累速度而異。

2. 金屬污染失活再生：

     金屬污染的來源是原油或煤直接液化的液體中的金屬化合物，金屬卟啉絡(luò)合物或非卟啉化合物，主要是V、Ni、Fe、Cu、Ca、Mg、Na、K等。

防治方法：化學(xué)法或吸附法去除原料中的卟啉，加入添加劑（銻的化合物），與金屬雜質(zhì)形成合金，使之鈍化。

3. 中毒失活再生：

     催化劑所接觸的流體中的少量雜質(zhì)吸附在催化劑的活性為上，使催化劑的活性顯著下降，甚至消失。

中毒分為：可逆中毒、可以再生的、暫時性的中毒；

4. 燒結(jié)失活后再生：

     催化劑的燒結(jié)，在使用過程中，未晶尺寸逐漸增大或原生顆粒長大的現(xiàn)象。

     防治措施：使用條件選擇 工作溫度低于泰曼(Tammann）溫度，常為0.5Tm。載體選擇：Ni/Cr₂O₃催化劑Ni/Cr₂O₃-Al₂O₃的結(jié)構(gòu)，加入助劑（隔離劑）。

     再生辦法：大晶粒的金屬被氧氣氧化后，經(jīng)H₂還原。

五、應(yīng)用實例

貴金屬催化劑再生：

     ①鉑-氧化呂催化劑的再生，通常石油公司使用的這類催化劑，失活主要因為催化劑表面積炭過多，

解決方案：流動床燒炭法，將催化劑在流動床自然空氣中來回?zé)?-4次，溫度逐漸由低到高，最高溫度不超過450℃；氮氣固定床燒炭法，在選擇的固定床中，將氮氣加入到空氣中，并在溫度為255-455℃的范圍下進行緩慢燒炭除焦活動。

     ②美國相關(guān)研究研究表明對于含有有氧氣接觸的催化劑，通過運用氧氣的氧化原理，對催化劑表面的積炭進行清除處理，在使用氣體還原。

     ③含貴金屬沸石催化劑，表面沉積過多的炭質(zhì)沉渣，消除催化劑表面毒物常用方法是對金屬進行再分散處理，確保催化劑的活性得到恢復(fù)。

     ④硫中毒的含沸石催化劑再活化的方法：將再生的催化劑和布朗斯臺德酸化合物的水溶液接觸，將聚集的貴金屬分散處理后，如果進行了酸處理，就使用氧化法進行處理，以便提高貴金屬的分散度。

     ⑤炭載體貴金屬催化劑再生。通常用在醋酸、氧合成醋酸乙烯酯等加青的過程中。通用的處理方法是使用堿液洗滌和多次洗滌，其中多次洗滌的方法是在260-300℃的熱水下洗滌催化劑，當(dāng)使用稀堿液洗滌后，還需要將催化劑和濃度為13%-30%的堿液接觸，溫度保持在3-100℃的范圍內(nèi)，接觸時間為1-10個小時。不僅使催化劑完全恢復(fù)到原來水平，還延長了催化劑的使用壽命。

非貴金屬催化劑再生：

     ① Ca中毒，加大催化劑置換量，常壓加強電脫鹽效果，注入脫鈣劑，用油溶性破乳劑；

     V中毒，加大催化劑置換量，用較好的平衡劑或磁分離劑置換，選用Ni、V雙金屬鈍化劑；

     Ni系列催化劑再生，這類催化劑在再生處理前期需要在反應(yīng)器燒焦前，對催化劑的硫化物質(zhì)進行清理，還需要使用加熱爐管的方式進行除焦處理，催化劑脫油主要是使用清油置換的方式處理的。

     其次，水蒸汽-空氣再生技術(shù)。這種再生技術(shù)操作法比較簡單，產(chǎn)生的尾氣對下游裝置沒有影響，污染程度較低。

     ② 釩系催化劑再生。釩系催化劑再生機理主要是使用去離子水浸泡直接將能溶于水的中毒物質(zhì)溶解后洗去，使用硫酸浸泡處理方法可以將全部的堿金屬中毒元素消除，同時對催化劑產(chǎn)生硫酸化作用。

     釩系催化劑的再生過程是先將失去活性的催化劑使用焙燒的方式將表面的積炭清洗干凈，并選取比較合適的粒度進行匹配，并對催化劑表面的活性組織結(jié)構(gòu)進行有效地整理，使用浸漬補加法進行活性組分，然后使用滾筒進行脫水、干燥、烘干活化等處理。

     ③ Co系催化劑再生。Co價格比較高，再生技術(shù)較復(fù)雜。Co系催化劑在操作過程中，由于催化劑表層積炭比較多，從而造成催化劑失去活性。針對這類的催化劑可以通過在生技術(shù)將催化劑的活性恢復(fù)到正常水平，但在再生處理的過程中，比較容易引起催化劑的性能發(fā)生改變。

     另外，加氫處理的催化劑會隨著溫度的身高，起所暴露的Mo2+離子會隨之增加，而Co2+就會相應(yīng)的減少。在400℃以上的高溫中進行再生處理，其中水的存在，會對催化劑的功能產(chǎn)生一定的影響，其中加氫轉(zhuǎn)化和加氫活化性能會有所下降。

六、防止催化劑失活幾點建議

     1.加強原料的分析和落實，定期分析雜質(zhì)含量。
     2.加強原料的管理，注意換罐分析，特別是二次加工油。
     3.慎重選擇脫硫劑和脫氯劑，選擇鉻鉬，盡量不選鋅鈉等的。
     4.根據(jù)裝置的特點，合理選擇催化劑。
     5.加強操作的管理和人員培訓(xùn)，提高操作人員的責(zé)任心。
     6.根據(jù)催化劑失活的不同原因制定相應(yīng)的預(yù)案和措施。

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