催化劑使用

催化劑使用

為了使催化劑充分發揮作用,需要在工業裝置上正確地使用催化劑,包括催化劑的貯藏、裝填、開工、活化、鈍化、運轉、再活化、再生等。

商品催化劑是存放在密封的貯器中,並注意貯存溫度,以免變質。有些催化劑,如骨架鎳需貯存於液體中,嚴密隔絕空氣。有的要在氮氣氛中裝填,否則會因氧化而失活並引起燃燒。固體顆粒狀催化劑在貯運中要避免衝撞,以防顆粒破損。如有破損,在使用前用戶需加以篩分,除去碎粒和粉塵。裝填固定床需採用裝填料斗(見圖),均勻地將顆粒填入反應器,保證床層各處有相同的空位率並且攤平。若為列管式反應器,各管填裝催化劑後要有相同的壓力降,保證在作業中流體物料均勻分布。近年來,出現了一些新的裝填技術,可以將催化劑顆粒平整、均勻地裝入反應器,並且裝入量可增加10%~15%,提高了反應器的利用率。

催化劑使用 催化劑使用

對有些催化劑常要按一定程式加以處理,如石油餾分加氫精制的鉬-鎳催化劑,要通過空氣和水蒸氣處理以及硫化等步驟進行活化;有的催化劑,如氨合成用的鐵催化劑需要在裝置上先還原活化;但另一些催化劑,如鉑錸重整催化劑,卻要用硫化物鈍化以抑制氫解,防止開始進料時催化劑床層超溫。在運轉過程中,要對原料進行預處理以防止催化劑中毒,並且注意和控制催化劑床層壓力降和溫度分布,以保證其正常作業。在有些場合還要定期分析催化劑樣品,以觀察其效能的變化。除控制反應條件外,有的還要嚴格控制反應環境,如鉑重整催化劑要控制循環氫中的水氯平衡,以保持催化活性和催化劑選擇性。有的催化劑,如裂解輕焦油加氫的鎳催化劑,在運轉一段時間後,先用水蒸氣吹掃,然後經熱氫處理,以恢復一定活性,稱為再活化。但是對於許多有機催化反應過程用的催化劑,經過長期運轉後積碳失活,這時就要採用空氣燒焦來進行催化劑再生。在流化床催化裂化過程中,催化劑迅速積碳,用後隨即進入流化床再生器燒焦再生。

由於在使用過程中催化劑的作用效率逐漸變化,所以作業條件亦宜相應地調整。對於固定床作業的工藝,通常在開工初期採用低負荷運轉,然後逐漸增大反應物投入量,達到正常負荷;當催化劑開始衰退時,負荷則要相應減低,或者逐步提高作業溫度,或進行再活化、再生處理,直到催化劑壽命終止。對於流化床作業,可逐步排放部分催化劑,補充部分新催化劑,以維持穩定作業。一般催化劑廠均應提供使用方面的技術服務,充分發揮催化劑的經濟效益(見工業催化劑特性評定)。

參考書目

C.N.Satterfield, HeterogeneousCatalysis in Practice,McGraw-Hill,New York,1980.

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