固定床反應(yīng)器操作與控制-催化劑基礎(chǔ)知識(shí)

催化劑的活化所用氣體影響因素使用氫氣、硫化氫、一氧化碳或氯化烴等溫度、活化氣體的濃度、空速等活化活化目的具有活性催化劑的活化許多廠家提供的成品催化劑出廠時(shí)是沒(méi)有活性的，催化劑在使用之前一般要進(jìn)行活化。催化劑在還原時(shí)，一般助催化劑是不被還原的，仍保持氧化態(tài)?；罨脷怏w：氫氣、硫化氫、一氧化碳或氯化烴。催化劑的活化影響因素溫度；活化氣體的濃度；空速等。溫度大小和升溫速度是影響催化劑還原的最重要的因素。催化劑的活化除了溫度的大小，升溫的速度也是溫度控制的一個(gè)重要方面：當(dāng)床層溫度升高到一定程度后，催化劑開始還原，升溫速度太快，還原后的活性組分微晶容易聚合長(zhǎng)大，減小催化劑的有效表面積;當(dāng)發(fā)生在載體孔內(nèi)的還原反應(yīng)有水或其他氣體產(chǎn)生時(shí)，如果速度太快，孔內(nèi)的水又及時(shí)排不出去，還會(huì)影響到催化劑的力學(xué)性能;還原一般是在工業(yè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的，升溫過(guò)程太快，不容易做到床層溫度均勻。還原時(shí)，升溫要緩慢，并在溫度達(dá)到一定程度后要恒溫一段時(shí)間，有利于床層溫度均勻和床層內(nèi)的水汽排放。催化劑的活化合成氨催化劑的活化氣體中少量的水汽會(huì)把a(bǔ)-Fe重新氧化成Fe304中毒催化劑的活化催化劑的開停車及鈍化合成氨催化劑的活化氣體中少量的水汽會(huì)把a(bǔ)-Fe重新氧化成Fe304

中毒催化劑的開停車及鈍化催化劑開停車原始開車短期停車后的開車長(zhǎng)期停車(大修)后的開車催化劑的開停車及鈍化催化劑的開、停車和鈍化催化劑的開車操作可能是確定這批催化劑最終性能的關(guān)鍵。開車要有開車程序，一般要對(duì)反應(yīng)器用惰性氣體置換，并取樣檢驗(yàn)置換是否合格，主要是避免反應(yīng)器內(nèi)積存有害氣體，引起催化劑中毒或燃燒(例如O2)。置換合格后要對(duì)設(shè)備加壓以檢驗(yàn)氣密性，然后對(duì)催化劑升溫加熱(開工加熱爐、高溫蒸汽或工藝氣體)。如果是用開工加熱爐或非工藝氣體的開車，當(dāng)催化劑床層溫度升高到一定程度后，要逐漸切換工藝氣體使溫度緩慢升高。催化劑的開停車及鈍化如果是短期停車，只需將催化反應(yīng)器的進(jìn)出口閥關(guān)閉，保持微正壓，并對(duì)床層保溫，待排除故障后即可直接開車。大修時(shí)如果要進(jìn)行反應(yīng)器的檢修需卸出催化劑時(shí)，為了防止還原后的催化劑中的金屬和氧氣直接接觸而發(fā)生劇烈燃燒，需要在卸出前進(jìn)行鈍化處理。所謂鈍化就是用含一定氧氣的氣體，使催化劑表面的金屬氧化成一層致密的金屬氧化物的保護(hù)膜，從而阻止催化劑內(nèi)部的金屬和空氣里的氧氣直接接觸，避免燃燒反應(yīng)。催化劑的開停車及鈍化如果是大修性的長(zhǎng)期停車，逐步減小反應(yīng)器的進(jìn)氣負(fù)荷使催化劑床層溫度逐漸下降，下降到規(guī)定溫度后用氮?dú)鈱?duì)反應(yīng)器進(jìn)行置換，置換合格，關(guān)閉進(jìn)出口閥用氮?dú)獗Ｗo(hù)催化劑，并保持設(shè)備內(nèi)微正壓(50～200mmH20柱)，每小時(shí)檢查并記錄壓力計(jì)的讀數(shù)，需要時(shí)，由高純氮?dú)馄窟M(jìn)行充N2。催化劑的開停車及鈍化更換或卸出催化劑的停車：降溫鈍化卸出氧化催化劑的開停車及鈍化催化劑的再生《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》催化劑的再生催化劑再生蒸汽處理空氣處理通入氫氣或不含毒物的還原性氣體酸或堿溶液處理催化劑的再生

1.蒸汽處理C+2H2O=CO2+2H2Fe3O4+3H2S+H2=3FeS+4H2O催化劑的再生

2.空氣處理催化劑表面積炭時(shí)，通入空氣燃燒或氧化例如：原油加氫脫硫用的鈷鉬或鐵鉬催化劑催化劑的再生

3.通入氫氣或不含毒物的還原性氣體例如：合成氨用的熔鐵催化劑

4.用酸或堿溶液進(jìn)行處理例如：加氫用的骨架鎳催化劑注意催化劑經(jīng)再生后，一些可以恢復(fù)到原來(lái)的活性，但也受到再生次數(shù)的制約。催化劑的再生催化劑的制備催化劑制備方法沉淀法、共凝膠法、浸漬法、噴涂法及滾涂法、混合法、熔融法等催化劑的制備1.沉淀法在充分?jǐn)嚢璧臈l件下，向催化劑的鹽類溶液中加人沉淀劑，即生成催化劑的沉淀，然后經(jīng)過(guò)濾、水洗除去有害離子并鍛燒成催化劑。影響因素:溫度、溶液和沉淀劑的濃度、pH值、沉淀劑的種類及加入速度、攪拌速度和放置老化的時(shí)間等。催化劑的制備2.浸漬法將制作催化劑的有效成分溶解在水里配成溶液，然后把抽成真空的多孔載體浸沒(méi)在溶液里，使有效組分吸附在載體的內(nèi)外表面上。影響因素:活性組分對(duì)載體的用量比、載體浸漬時(shí)溶液的濃度、浸漬后干燥速率等。催化劑的制備3.混合法將幾種組分用機(jī)械混合的方法制成多組分催化劑。混合的目的是促進(jìn)物料間的均勻分布，提高分散度。催化劑的制備4.共凝膠法和沉淀法類似，是把兩種溶液混合而生成凝膠。催化劑的制備5.噴涂法及滾涂法將活性組分黏附在載體的外表面上，可以避免活性組分進(jìn)入載體的內(nèi)表面上。催化劑的制備借助高溫條件，使金屬或金屬氧化物熔融成為均勻分布的混合物，以形成合金固溶體，甚至形成氧化物固溶體，冷卻后粉碎再進(jìn)行其他處理來(lái)制備催化劑的過(guò)程。6.熔融法催化劑的制備催化劑制備成型催化劑的制備固體催化劑的使用《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》催化劑外觀催化劑也稱為“觸媒”固體催化劑的使用固體催化劑的包裝一、固體催化劑的運(yùn)輸和貯存固體催化劑的使用-運(yùn)輸和貯存運(yùn)輸方法貯存：防潮，防污染

SO2接觸氧化使用的釩催化劑如受潮，顏色從淡黃色變成綠色。固體催化劑的裝填固體催化劑的使用-裝填和使用固體催化劑的使用-裝填和使用注意問(wèn)題避免催化劑從高處落下造成破損在填裝床層時(shí)一定要分布均勻1.催化劑的裝填固體催化劑的使用-催化劑活化活化所用氣體活化目的影響因素使用2.催化劑的活化氫氣、硫化氫、一氧化碳或氯化烴等。溫度、活化氣體的濃度、空速等。固體催化劑的使用-催化劑活化催化劑的活化

許多廠家提供的成品催化劑出廠時(shí)是沒(méi)有活性的，催化劑在使用之前一般要進(jìn)行活化。催化劑在還原時(shí)，一般助催化劑是不被還原的，仍保持氧化態(tài)。

催化劑的活化過(guò)程可以除去表面吸附和沉積的外來(lái)雜質(zhì)，使金屬氧化物還原成金屬微晶后，均勻地分散在載體的內(nèi)、外表面上，從而提供了較大的活性表面。固體催化劑的使用-催化劑使用3.催化劑使用注意事項(xiàng)①原料氣凈化要符合要求，防止催化劑的污染和中毒②密切注意床層的變化溫度，防止超過(guò)催化劑的耐熱溫度③加減負(fù)荷要緩慢④工藝條件要穩(wěn)定催化劑使用需注意事項(xiàng)固體催化劑的使用-催化劑活化失活原因玷污積炭燒結(jié)4.催化劑的失活中毒表面沉積鐵銹、粉塵、水垢等雜質(zhì)高溫下金屬晶粒的合并長(zhǎng)大高溫下有機(jī)化合成反應(yīng)生成的沉淀物遇到毒物活性減小或失去活性固體催化劑的使用本次課主要內(nèi)容1.催化劑使用的注意事項(xiàng)2.催化劑的活化3.催化劑的失活原因課后要求

查閱資料，對(duì)應(yīng)本部分內(nèi)容找到工業(yè)具體實(shí)例探究催化劑《化學(xué)反應(yīng)器操作與控制》N2，H2混合NH3催化劑一、催化劑定義

把一種或幾種物質(zhì)加入某化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中，可以顯著加快化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后保持不變，則這種物質(zhì)稱為催化劑。

催化劑能顯著加快反應(yīng)速率的作用稱為催化作用。二、催化劑基本特征催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)的速率，本身在反應(yīng)前后沒(méi)有變化。催化劑對(duì)反應(yīng)具有選擇性基本特征二、催化劑基本特征不同催化劑的產(chǎn)物二、催化劑基本特征催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)的速率，本身在反應(yīng)前后沒(méi)有變化。催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)的平衡狀態(tài)沒(méi)影響對(duì)于可逆反應(yīng)，催化劑在加速正反應(yīng)的同時(shí)，也能同樣程度加速逆反應(yīng)催化劑只能加速熱力學(xué)上可能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)催化劑對(duì)反應(yīng)具有選擇性基本特征三、催化劑的組成與功能催化劑活性組分載體助催化劑抑制劑三、催化劑的組成與功能具有化學(xué)活性提高催化劑的活性、選擇性或穩(wěn)定性增大表面積、提高耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度活性組分的催化活性適當(dāng)降低活性組分助催化劑載體抑制劑助催化劑抑制