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处理物质失活的方法

2022.12.14

催化剂失活对工业生产过程有重大影响,虽然已进行了大量的研究工作,但仍不充分。工业上现采用下列措施来防止和弥补催化剂失活,保证过程的正常运转,提高过程的经济效益。

(1)改进催化剂

为减少催化剂失活的可能性和延长更换催化剂的周期,国内外都在不断改进催化剂配方和工艺,提供低温活性高、机械强度高、耐高温和抗毒物的催化剂。这些改进对催化剂维持稳定的活性,实现长周期运行起到了重要作用。

(2)采用“中期活性”或安全系数设计反应器

生产能力在反应器设计中必须保障。即要求在一定周期内,稳定地达到规定的产量和质量。这就必须合理地确定催化剂用量。然而,确定催化剂失活规律是很困难的。为可靠起见,在研究催化动力学时,采用工业上使用过的具有“中期活性”的催化剂,以获得的动力学数据作为设计依据。这样的设计相对可靠得多。然而,失活现象干差万别,各厂均不相同;即使是同一厂,不同时间情况也不同;同一时间,不同段位的催化剂也不同。为保障催化剂床层在较长周期内有稳定的生产能力,有人对工业床层失活做了概率统计,在此基础上设计院就有一个催化剂各段位的安全系数(即在计算出的催化剂量的基础上增加若干倍的系数,称为安全系数)。这一方法尽管不算科学合理,然而却是有效的。

(3)严格控制操作条件

在多数情况下,催化剂的失活都是由于操作条件控制不当引起的,如超温、进气中毒物超指标等。为保证正常运行,必须做到以下各点:

充分净化原料气,避免毒物超指标进入催化床层 如Cu,Zn—N:O,催化剂,必须保证原料气中硫化物小于规定的指标,以保证催化剂的寿命。

严格控制操作温度,防止超温现象,减少活性组分结构变化,避免烧结、分解等造成的永久性失活。

必要的恢复活性处理 对物理变化造成暂时性中毒的催化剂,为保证催化剂的活性,必须进行恢复活性处理。如吸附水蒸气而失活的催化剂,可在高温下通人干空气进行再生等。

(4)优化操作,以弥补失活造成的生产能力下降

由于催化剂缓慢失活,若仍然保持操作条件不变,产品产量或质量就达不到原设计的要求。为保障生产能力,随着催化剂的逐渐失活,必须优化操作条件。其中最有效的方法是根据失活情况逐渐提高反应温度,以弥补失去的活性。对于单一可逆放热反应,使用多段绝热催化反应器时,可采用逐段最大转化率法(又称逐段最大温差法),使每段催化床都是在前段获得最大转化率条件下的获得最大转化率,整个催化床层处于一定条件下的最佳状态,达到最大生产能力。由前向后的序列调节,使处于前段的催化剂最先得到充分利用。


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