中文名 | 催化劑 | 解 ???釋 | 提高反應(yīng)物的化學(xué)反應(yīng)速率? |
外文名 | Catalyst | 提出時(shí)間 | 1836年 |
對(duì)于工業(yè)催化而言,穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。催化劑的穩(wěn)定性主要包括:
①化學(xué)穩(wěn)定性:催化劑的化學(xué)組成與化學(xué)狀態(tài)在催化過(guò)程中穩(wěn)定,活性組分與助劑不發(fā)生反應(yīng)或流失,當(dāng)然針對(duì)特定的催化環(huán)境,要求催化劑能夠耐堿、耐酸或耐強(qiáng)氧化性等。
②耐熱穩(wěn)定性:催化劑在催化過(guò)程中不發(fā)生燒結(jié)、微晶長(zhǎng)大和晶相轉(zhuǎn)變等變化;一種良好的催化劑,應(yīng)能在高溫苛刻的反應(yīng)條件下長(zhǎng)期具有一定水平的活性。大多數(shù)催化劑都有使用極限溫度,超過(guò)一定范圍活性就會(huì)降低,甚至完全失活。衡量催化劑的熱穩(wěn)定性,是將使用溫度開(kāi)始逐漸升溫,記錄催化劑能忍受多高的溫度和維持多長(zhǎng)時(shí)間而活性不變,耐熱溫度越高、時(shí)間越長(zhǎng),則催化劑的壽命越長(zhǎng)。
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③抗毒穩(wěn)定性:催化劑抗吸附活性毒物失活的能力稱(chēng)為抗毒穩(wěn)定性,這些毒物泛指含硫、磷、鹵素和砷等化合物,可能是原料中的雜質(zhì),也可能是反應(yīng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物或中間化合物;各種催化劑對(duì)各種有害雜質(zhì)有著不同的抗毒性,同一種催化劑對(duì)同一種雜質(zhì)在不同的反應(yīng)條件下也有不同的抗毒能力。衡量催化劑抗毒穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)有以下幾條:在反應(yīng)氣中加入一定量的有關(guān)毒物,使催化劑中毒后,再用純凈的原料氣進(jìn)行測(cè)試,觀(guān)察其活性和選擇性保留的程度;在反應(yīng)氣中逐量加入有關(guān)毒物,至活性和選擇性維持在給定的水平,觀(guān)察毒物的高允許濃度;將中毒后的催化劑通過(guò)再生處理,觀(guān)察其活性和選擇性能否恢復(fù)及其恢復(fù)的程度。
④機(jī)械穩(wěn)定性:催化劑抗摩擦、沖擊和重力作用的能力稱(chēng)為機(jī)械穩(wěn)定性,其決定了催化劑使用過(guò)程中的破碎和磨損。機(jī)械穩(wěn)定性高的催化劑能夠經(jīng)受得住顆粒與顆粒之間、顆粒與流體之間以及顆粒與器壁之間的摩擦。
催化劑在使用過(guò)程中,效率會(huì)逐漸下降,影響催化過(guò)程的進(jìn)行。例如因催化活性或選擇性下降,以及因催化劑粉碎而引起床層壓力降增加等,均導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效益降低,甚至無(wú)法正常運(yùn)行。引起催化劑效率衰減而縮短其壽命的原因很多,主要有:原料中雜質(zhì)的毒化作用;高溫時(shí)的熱作用使催化劑中活性組分的晶粒增大,從而導(dǎo)致比表面積減小,或者引起催化劑變質(zhì);反應(yīng)原料中的塵埃或反應(yīng)過(guò)程中生成的炭沉積物覆蓋了催化劑表面;催化劑中的有效成分在反應(yīng)過(guò)程中流失;強(qiáng)烈的熱沖擊或壓力起伏使催化劑顆粒破碎;反應(yīng)物流體的沖刷使催化劑粉化吹失等。
????催化反應(yīng)過(guò)程中,因以上敘述的多種原因可使催化劑的活性和選擇性下降,若采取適當(dāng)措施可以保持催化劑的穩(wěn)定性,使其有足夠長(zhǎng)的壽命。如催化劑中加入某些助劑可以提高活性結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和催化劑的導(dǎo)熱性;純化反應(yīng)物料以避免催化劑中毒;提高催化劑的機(jī)械強(qiáng)度以減少催化劑的磨損、破碎以及合理的再生等措施。
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