固定床反应器操作与控制-催化剂基础知识

催化剂的活化所用气体影响因素使用氢气、硫化氢、一氧化碳或氯化烃等温度、活化气体的浓度、空速等活化活化目的具有活性催化剂的活化许多厂家提供的成品催化剂出厂时是没有活性的，催化剂在使用之前一般要进行活化。催化剂在还原时，一般助催化剂是不被还原的，仍保持氧化态。活化所用气体：氢气、硫化氢、一氧化碳或氯化烃。催化剂的活化影响因素温度；活化气体的浓度；空速等。温度大小和升温速度是影响催化剂还原的最重要的因素。催化剂的活化除了温度的大小，升温的速度也是温度控制的一个重要方面：当床层温度升高到一定程度后，催化剂开始还原，升温速度太快，还原后的活性组分微晶容易聚合长大，减小催化剂的有效表面积;当发生在载体孔内的还原反应有水或其他气体产生时，如果速度太快，孔内的水又及时排不出去，还会影响到催化剂的力学性能;还原一般是在工业反应器内进行的，升温过程太快，不容易做到床层温度均匀。还原时，升温要缓慢，并在温度达到一定程度后要恒温一段时间，有利于床层温度均匀和床层内的水汽排放。催化剂的活化合成氨催化剂的活化气体中少量的水汽会把a-Fe重新氧化成Fe304中毒催化剂的活化催化剂的开停车及钝化合成氨催化剂的活化气体中少量的水汽会把a-Fe重新氧化成Fe304

中毒催化剂的开停车及钝化催化剂开停车原始开车短期停车后的开车长期停车(大修)后的开车催化剂的开停车及钝化催化剂的开、停车和钝化催化剂的开车操作可能是确定这批催化剂最终性能的关键。开车要有开车程序，一般要对反应器用惰性气体置换，并取样检验置换是否合格，主要是避免反应器内积存有害气体，引起催化剂中毒或燃烧(例如O2)。置换合格后要对设备加压以检验气密性，然后对催化剂升温加热(开工加热炉、高温蒸汽或工艺气体)。如果是用开工加热炉或非工艺气体的开车，当催化剂床层温度升高到一定程度后，要逐渐切换工艺气体使温度缓慢升高。催化剂的开停车及钝化如果是短期停车，只需将催化反应器的进出口阀关闭，保持微正压，并对床层保温，待排除故障后即可直接开车。大修时如果要进行反应器的检修需卸出催化剂时，为了防止还原后的催化剂中的金属和氧气直接接触而发生剧烈燃烧，需要在卸出前进行钝化处理。所谓钝化就是用含一定氧气的气体，使催化剂表面的金属氧化成一层致密的金属氧化物的保护膜，从而阻止催化剂内部的金属和空气里的氧气直接接触，避免燃烧反应。催化剂的开停车及钝化如果是大修性的长期停车，逐步减小反应器的进气负荷使催化剂床层温度逐渐下降，下降到规定温度后用氮气对反应器进行置换，置换合格，关闭进出口阀用氮气保护催化剂，并保持设备内微正压(50～200mmH20柱)，每小时检查并记录压力计的读数，需要时，由高纯氮气瓶进行充N2。催化剂的开停车及钝化更换或卸出催化剂的停车：降温钝化卸出氧化催化剂的开停车及钝化催化剂的再生《化学反应器操作与控制》催化剂的再生催化剂再生蒸汽处理空气处理通入氢气或不含毒物的还原性气体酸或碱溶液处理催化剂的再生

1.蒸汽处理C+2H2O=CO2+2H2Fe3O4+3H2S+H2=3FeS+4H2O催化剂的再生

2.空气处理催化剂表面积炭时，通入空气燃烧或氧化例如：原油加氢脱硫用的钴钼或铁钼催化剂催化剂的再生

3.通入氢气或不含毒物的还原性气体例如：合成氨用的熔铁催化剂

4.用酸或碱溶液进行处理例如：加氢用的骨架镍催化剂注意催化剂经再生后，一些可以恢复到原来的活性，但也受到再生次数的制约。催化剂的再生催化剂的制备催化剂制备方法沉淀法、共凝胶法、浸渍法、喷涂法及滚涂法、混合法、熔融法等催化剂的制备1.沉淀法在充分搅拌的条件下，向催化剂的盐类溶液中加人沉淀剂，即生成催化剂的沉淀，然后经过滤、水洗除去有害离子并锻烧成催化剂。影响因素:温度、溶液和沉淀剂的浓度、pH值、沉淀剂的种类及加入速度、搅拌速度和放置老化的时间等。催化剂的制备2.浸渍法将制作催化剂的有效成分溶解在水里配成溶液，然后把抽成真空的多孔载体浸没在溶液里，使有效组分吸附在载体的内外表面上。影响因素:活性组分对载体的用量比、载体浸渍时溶液的浓度、浸渍后干燥速率等。催化剂的制备3.混合法将几种组分用机械混合的方法制成多组分催化剂。混合的目的是促进物料间的均匀分布，提高分散度。催化剂的制备4.共凝胶法和沉淀法类似，是把两种溶液混合而生成凝胶。催化剂的制备5.喷涂法及滚涂法将活性组分黏附在载体的外表面上，可以避免活性组分进入载体的内表面上。催化剂的制备借助高温条件，使金属或金属氧化物熔融成为均匀分布的混合物，以形成合金固溶体，甚至形成氧化物固溶体，冷却后粉碎再进行其他处理来制备催化剂的过程。6.熔融法催化剂的制备催化剂制备成型催化剂的制备固体催化剂的使用《化学反应器操作与控制》催化剂外观催化剂也称为“触媒”固体催化剂的使用固体催化剂的包装一、固体催化剂的运输和贮存固体催化剂的使用-运输和贮存运输方法贮存：防潮，防污染

SO2接触氧化使用的钒催化剂如受潮，颜色从淡黄色变成绿色。固体催化剂的装填固体催化剂的使用-装填和使用固体催化剂的使用-装填和使用注意问题避免催化剂从高处落下造成破损在填装床层时一定要分布均匀1.催化剂的装填固体催化剂的使用-催化剂活化活化所用气体活化目的影响因素使用2.催化剂的活化氢气、硫化氢、一氧化碳或氯化烃等。温度、活化气体的浓度、空速等。固体催化剂的使用-催化剂活化催化剂的活化

许多厂家提供的成品催化剂出厂时是没有活性的，催化剂在使用之前一般要进行活化。催化剂在还原时，一般助催化剂是不被还原的，仍保持氧化态。

催化剂的活化过程可以除去表面吸附和沉积的外来杂质，使金属氧化物还原成金属微晶后，均匀地分散在载体的内、外表面上，从而提供了较大的活性表面。固体催化剂的使用-催化剂使用3.催化剂使用注意事项①原料气净化要符合要求，防止催化剂的污染和中毒②密切注意床层的变化温度，防止超过催化剂的耐热温度③加减负荷要缓慢④工艺条件要稳定催化剂使用需注意事项固体催化剂的使用-催化剂活化失活原因玷污积炭烧结4.催化剂的失活中毒表面沉积铁锈、粉尘、水垢等杂质高温下金属晶粒的合并长大高温下有机化合成反应生成的沉淀物遇到毒物活性减小或失去活性固体催化剂的使用本次课主要内容1.催化剂使用的注意事项2.催化剂的活化3.催化剂的失活原因课后要求

查阅资料，对应本部分内容找到工业具体实例探究催化剂《化学反应器操作与控制》N2，H2混合NH3催化剂一、催化剂定义

把一种或几种物质加入某化学反应系统中，可以显著加快化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变，则这种物质称为催化剂。

催化剂能显著加快反应速率的作用称为催化作用。二、催化剂基本特征催化剂只改变化学反应的速率，本身在反应前后没有变化。催化剂对反应具有选择性基本特征二、催化剂基本特征不同催化剂的产物二、催化剂基本特征催化剂只改变化学反应的速率，本身在反应前后没有变化。催化剂对化学反应的平衡状态没影响对于可逆反应，催化剂在加速正反应的同时，也能同样程度加速逆反应催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应催化剂对反应具有选择性基本特征三、催化剂的组成与功能催化剂活性组分载体助催化剂抑制剂三、催化剂的组成与功能具有化学活性提高催化剂的活性、选择性或稳定性增大表面积、提高耐热性和机械强度活性组分的催化活性适当降低活性组分助催化剂载体抑制剂助催化剂抑制