化工催化劑種類繁多,應用極為廣泛,同一反應甚至同一裝置的不同催化劑的性能也差別很大,那么什么樣的催化劑才是好的化工催化劑,化工催化劑又該怎樣評價呢?選擇一款化工催化劑要注重哪些指標呢?
一般而言,衡量一個化工催化劑的質量與效率,主要是活性、選擇性和穩定性這3項綜合指標。與這3項相關的還有,催化劑的機械強度、抗毒性、幾何物理性質、宏觀和微觀的物理結構、經濟性能等。比較全面的性能概況如下表。
催化劑性能通常是指活性、選擇性和穩定性,穩定性包括化學穩定性(抗毒性)和物理穩定性(耐熱性、機械強度)。固定床化工催化劑,尤其是選擇性和穩定性更為重要。
? 催化劑的穩定性
催化劑穩定性通常以壽命來表示。
它是指催化劑在使用條件下,維持一定活性水準的時間(單程壽命),或經過再生后的累計時間(總壽命)。也可以以單位活性位上所能實現的反應轉化總數來表示。
根據催化劑的定義,一個理想的催化劑應該可以永久地使用下去。然而實際上由于化學和物理的原因,催化劑的活性和選擇性均會隨著使用時間逐漸下降,直到低于某一特定值后就被認為是失活了(活性還有,但不具備工業價值了)。
化工催化劑的穩定性包括對高溫熱的耐熱穩定性,對摩擦、沖擊、重力作用的機械穩定性和對毒物毒化作用的抗毒穩定性。
1) 耐熱穩定性,一種良好的化工催化劑應能在反應溫度的條件下,長期具有一定水平的活力。高溫反應是比較常見的,然而大多數催化劑有自己的極限溫度,這主要是高溫容易引起催化劑活性組分的微晶燒結長大、晶格破壞或晶格缺陷減少。金屬催化劑通常超過半熔溫度就容易燒結。
2) 機械穩定性,機械穩定性高的催化劑能夠受得住顆粒之間、顆粒與流體之間、顆粒與器壁之間的摩擦與碰擊,且在運輸、裝填及自重負荷或反應條件改變等過程中能不破碎或沒有明顯的粉化,一般用抗壓強度和粉化度來表示機械穩定性。
3) 抗毒穩定性,由于有害雜質(毒物)對催化劑的毒化作用,使催化劑的活性、選擇性或壽命降低的現象稱為催化劑中毒。一般來講,毒物泛指硫化物H2S、COS、SO2、 CS2、RSH、R1SR2、噻吩、R1RRR2、RSO3H等,含磷、含砷、鹵素化合物一級重金屬化合物,金屬有機化合物等;含氧化合物O2、CO2、CO、H2O等。對金屬催化劑,前者會造成永久中毒,后者會造成暫時性(可逆)中毒。
催化劑的中毒現象可以粗略地解釋為表面活性中心吸附了毒物或進一步轉化為穩定的表面化合物,活性位被鈍化或永久占據。
綜上來看,選擇一款性價比高的化工催化劑,價格不是唯一的因素,催化劑具有高的活性及選擇性,長的壽命才是更重要指標。
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