催化剂使用

为了使催化剂充分发挥作用,需要在工业装置上正确地使用催化剂,包括催化剂的贮藏、装填、开工、活化、钝化、运转、再活化、再生等。

商品催化剂是存放在密封的贮器中,并注意贮存温度,以免变质。有些催化剂,如骨架镍需贮存于液体中,严密隔绝空气。有的要在氮气氛中装填,否则会因氧化而失活并引起燃烧。固体颗粒状催化剂在贮运中要避免冲撞,以防颗粒破损。如有破损,在使用前用户需加以筛分,除去碎粒和粉尘。装填固定床需采用装填料斗(见图),均匀地将颗粒填入反应器,保证床层各处有相同的空位率并且摊平。若为列管式反应器,各管填装催化剂后要有相同的压力降,保证在作业中流体物料均匀分布。近年来,出现了一些新的装填技术,可以将催化剂颗粒平整、均匀地装入反应器,并且装入量可增加10%~15%,提高了反应器的利用率。

图

对有些催化剂常要按一定程序加以处理,如石油馏分加氢精制的钼-镍催化剂,要通过空气和水蒸气处理以及硫化等步骤进行活化;有的催化剂,如氨合成用的铁催化剂需要在装置上先还原活化;但另一些催化剂,如铂铼重整催化剂,却要用硫化物钝化以抑制氢解,防止开始进料时催化剂床层超温。在运转过程中,要对原料进行预处理以防止催化剂中毒,并且注意和控制催化剂床层压力降和温度分布,以保证其正常作业。在有些场合还要定期分析催化剂样品,以观察其效能的变化。除控制反应条件外,有的还要严格控制反应环境,如铂重整催化剂要控制循环氢中的水氯平衡,以保持催化活性和催化剂选择性。有的催化剂,如裂解轻焦油加氢的镍催化剂,在运转一段时间后,先用水蒸气吹扫,然后经热氢处理,以恢复一定活性,称为再活化。但是对于许多有机催化反应过程用的催化剂,经过长期运转后积碳失活,这时就要采用空气烧焦来进行催化剂再生。在流化床催化裂化过程中,催化剂迅速积碳,用后随即进入流化床再生器烧焦再生。

由于在使用过程中催化剂的作用效率逐渐变化,所以作业条件亦宜相应地调整。对于固定床作业的工艺,通常在开工初期采用低负荷运转,然后逐渐增大反应物投入量,达到正常负荷;当催化剂开始衰退时,负荷则要相应减低,或者逐步提高作业温度,或进行再活化、再生处理,直到催化剂寿命终止。对于流化床作业,可逐步排放部分催化剂,补充部分新催化剂,以维持稳定作业。一般催化剂厂均应提供使用方面的技术服务,充分发挥催化剂的经济效益(见工业催化剂特性评定)。

参考书目
  1. C.N.Satterfield, Heterogeneous Catalysis in Practice,McGraw-Hill,New York,1980.