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          催化劑的性能參數之催化穩定性

          雖然按照催化劑的定義是催化劑并不會在化學反應過程中被消耗掉,反應前后催化劑仍能維持原來的化學狀態,且能繼續起到催化作用。但在實際過程中不能無限次的使用,催化劑經過多次使用后會失活,因為催化劑在一定溫度、壓力和化學反應作用下會發生一系列的物理和化學變化,如催化劑破碎、晶格形變、孔結構和比表面積變化、活性組分流失、活性位被覆蓋以及反應產物在表面上結焦或積炭等。催化穩定性是指催化劑的活性和選擇性隨時間變化的情況,可用于衡量催化劑保持活性和選擇性的能力,常使用使用壽命、循環次數、熱分解溫度、耐酸堿性和機械強度等參數。其中催化劑壽命是指在使用條件下,維持一定活性水平的時間(單程壽命)或每次活性下降后經再生而又恢復到要求的活性水平的累計時間(總壽命);壽命是對催化劑穩定性的總括描述。測試一種催化劑的活性和選擇性費時不多,而要了解其穩定性則需要花費大量時間。

          中文名 催化劑 解 ???釋 提高反應物的化學反應速率?
          外文名 Catalyst 提出時間 1836年

           

          對于工業催化而言,穩定性是至關重要的。催化劑的穩定性主要包括:

          ①化學穩定性:催化劑的化學組成與化學狀態在催化過程中穩定,活性組分與助劑不發生反應或流失,當然針對特定的催化環境,要求催化劑能夠耐堿、耐酸或耐強氧化性等。

           

          ②耐熱穩定性:催化劑在催化過程中不發生燒結、微晶長大和晶相轉變等變化;一種良好的催化劑,應能在高溫苛刻的反應條件下長期具有一定水平的活性。大多數催化劑都有使用極限溫度,超過一定范圍活性就會降低,甚至完全失活。衡量催化劑的熱穩定性,是將使用溫度開始逐漸升溫,記錄催化劑能忍受多高的溫度和維持多長時間而活性不變,耐熱溫度越高、時間越長,則催化劑的壽命越長。

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          ③抗毒穩定性:催化劑抗吸附活性毒物失活的能力稱為抗毒穩定性,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,也可能是反應中產生的副產物或中間化合物;各種催化劑對各種有害雜質有著不同的抗毒性,同一種催化劑對同一種雜質在不同的反應條件下也有不同的抗毒能力。衡量催化劑抗毒穩定性的標準有以下幾條:在反應氣中加入一定量的有關毒物,使催化劑中毒后,再用純凈的原料氣進行測試,觀察其活性和選擇性保留的程度;在反應氣中逐量加入有關毒物,至活性和選擇性維持在給定的水平,觀察毒物的最高允許濃度;將中毒后的催化劑通過再生處理,觀察其活性和選擇性能否恢復及其恢復的程度。

           

          ④機械穩定性:催化劑抗摩擦、沖擊和重力作用的能力稱為機械穩定性,其決定了催化劑使用過程中的破碎和磨損。機械穩定性高的催化劑能夠經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。

          催化劑在使用過程中,效率會逐漸下降,影響催化過程的進行。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,均導致生產過程的經濟效益降低,甚至無法正常運行。引起催化劑效率衰減而縮短其壽命的原因很多,主要有:原料中雜質的毒化作用;高溫時的熱作用使催化劑中活性組分的晶粒增大,從而導致比表面積減小,或者引起催化劑變質;反應原料中的塵?;蚍磻^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過程中流失;強烈的熱沖擊或壓力起伏使催化劑顆粒破碎;反應物流體的沖刷使催化劑粉化吹失等。

          ????催化反應過程中,因以上敘述的多種原因可使催化劑的活性和選擇性下降,若采取適當措施可以保持催化劑的穩定性,使其有足夠長的壽命。如催化劑中加入某些助劑可以提高活性結構的穩定性和催化劑的導熱性;純化反應物料以避免催化劑中毒;提高催化劑的機械強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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