第-三章-工业催化剂的使用技术...ppt

1、工业催化剂制造与应用,授课班级：精化3091、2班 授课教师：张小丽,第三章 工业催化剂的使用技术,一、运输、贮藏与装填 二、升温与还原三、开停车及钝化 四、催化剂活性衰退的防治,一、运输、贮藏与装填,1.运输与贮藏的注意事项 装有催化剂的桶在运输时，应尽量轻轻搬运，严禁摔、碰、滚、撞击，以免催化剂破碎。 催化剂的贮藏要求防潮、防污染。,1）装填前要检查是否破碎、受潮、污染。 2）装填中应保证催化剂机械强度不受损伤，即防止冲击破损。避免在一定高度以上自由坠落时，与反应器底部或已装填的催化剂发生碰撞而破碎。 3）对于大直径反应器内催化剂装填后耙平时，要防止装填人员直接践踏催化剂，应垫加木板。,2

2、.装填催化剂的注意事项,3.催化剂的卸出注意事项 1）当催化剂的活性衰退，不能再用，需卸出时，应用水蒸气或惰性气体将催化剂冷却到常温，再卸出。 2）不同种类或不同温区的催化剂，卸出后应分别收集，以便日后回用某些贵重金属。,二、升温与还原,催化剂的升温与还原实际上是其制备过程的继续，是投入使用前的最后一道工序，也是催化剂形成活性结构的过程。 在此过程中，既有化学变化也有宏观物性的变化。,还原过程通常在催化剂使用装置上进行，这是由于还原后的催化剂再暴露于空气中容易失活，某些甚至会引起燃烧，须一经活化立即投入使用，故催化剂制造厂家常以未活化的催化剂包装作为成品。使用前须先活化才能使用。,活化操作的工

3、艺及条件，会直接影响催化剂的性能和寿命。 例1. 烃类水蒸气转化反应及其逆反应甲烷化反应，其催化剂的活性态为金属镍，而非其氧化物，因此使用前可用H2、CO、CH4等还原气进行还原： NiO+H2Ni+H2O NiO+CONi+CO2 3NiO+CH43Ni+CO+2H2O,例2. 工业CO温变换催化剂，催化剂在出厂时是以Fe2O3的形态存在的，而具有活性的成分是Fe3O4,因此在使用前必须在有水蒸气的条件下,用H2或CO进行还原: 3Fe2O3+H2 2Fe3O4+H2O 3Fe2O3+CO 2Fe3O4+CO2,1.催化剂的还原有时也在制造厂进行，即所谓的预还原。 1）催化剂还原时间较长，需

4、占用反应器的生产时间长； 2）由于催化剂要在特殊条件下还原，可以获得最好的还原质量； 3）由于还原与使用条件相差太大，无法在反应器内进行还原，要求在专用设备内预先还原并稍加钝化.,1）温度 催化剂的还原必须到达一定的温度后才能进行。即每一种催化剂其活化反应都有一定的最佳反应温度，从室温到还原开始以及从开始还原到还原终点，催化剂床层都需逐渐升温，稳定而缓慢进行，并不断脱除催化剂表面所吸附的水分。,2.影响催化剂还原的其他因素：,例如，国产铁-铬系CO中温变换催化剂的活化反应，是将Fe2O3还原为Fe3O4，其活化反应的最佳温度300400度。若还原升温之前没有通入足够量的水蒸气，就通入还原工艺气

5、进行还原，就会发生深度还原，即已经还原得到的Fe3O4，会进一步与还原工艺气反应，生成金属铁。 Fe3O4+4H23Fe+4H2O,2）升温循环气的选择：,例：国产铁-铬系CO中温变换催化剂的活化反应，是将Fe2O3还原为Fe3O4，其活化反应的最佳温度300400度。若还原升温之前没有通入足够量的水蒸气，就通入还原工艺气进行还原，就会发生深度还原，即已经还原得到的Fe3O4 ，会进一步与还原工艺气反应，生成金属铁。 Fe3O4 +4H23Fe+4H2O,若用N2、或CH4 ，除有少量金属铁生成影响催化活性外，可能还会有甲烷转化反应发生 CO+3H2CH4+H2O CO2+4H2CH4+2H2

6、O 该反应放出大量热，且在铁催化下反应速率极快，容易导致床层超温。,若选用空气升温，由于催化剂中含有1%3%的石墨（压片成型的润滑剂），应绝对避免石墨中游离碳的燃烧反应。 C+O22CO CO+1/2 O2CO2,为避免游离碳燃烧,生产催化剂的厂家应提供不同O2分压条件下的起燃温度。例如：国产催化剂建议在常压或低于0.7MPa条件下,用空气升温时,其最高温度不得超过200度.,三、开车和停车,1. 开车注意事项： 1）催化反应器点火开车时，首先用纯N2或惰性气体置换整个系统，然后用气体循环加热到一定温度，再通入工艺气体（或还原性气体）。,2）对于某些催化剂还必须通入一定量的蒸汽进行升温还原。当

7、催化剂不是用工艺气还原时，则在还原后期逐步加入工艺气体。,3）如果是停车后再开车，催化剂只是表面钝化，就可用工艺气直接进行升温开车，不需要再进行长时间的还原处理。,1）临时性的短期停车，只需关闭催化反应器的进出口阀门，保持催化剂床层的温度，维持系统正压即可。,2. 停车注意事项,2）当短时停车检修时，为了防止空气漏入引起已还原的催化剂的剧烈氧化，可用纯N2充满床层，保护催化剂不与空气接触。,3）停车期间如果床层温度不低于该催化剂的起燃温度，可直接开车，否则需开加热炉，用工艺气体升温。,4）若系统停车时间较长，催化剂又是具有活性的金属或低价金属氧化物，为防止催化剂与空气中的O2反应，放热烧坏催化

8、剂和反应器，则要对催化剂进行钝化处理。 5）若是需要更换催化剂的停车，则应包括催化剂的降温、氧化和卸出几个步骤。,四、催化剂活性衰退的防治,1.在不引起衰退的条件下使用 方法：通过一些手段，选择适当的工艺条件，防止催化剂活性衰退。若原料中混有微量杂质，可在经济允许范围内，将原料精制去除杂质。 如：在存在析碳的反应中（烃的裂解、异构化等），可通入高压氢气，以抑制析碳，使之达到最小程度，催化剂不必再生可长期使用。,2.增加催化剂自身的耐久性 方法：把催化剂制备成负载型催化剂，或同时使用助催化剂，以提高催化剂的稳定性。,3.衰退催化剂的再生 （1）连续再生 使催化剂在反应过程中连续再生，即在反应过程中逐渐添加催化剂活性组分，以补充反应过程中损失的组分。,（2）反应后再生 若反应过程中催化剂表面积碳，应在反应后进行烧炭处理，利用水煤气反应或用水蒸气将积炭转化。,（3）采取容易再生催化剂的反应条件。 由于一般催化剂的再生条件和反应条件有较大差异，两者对能量及设备材质消耗都不同，为此选择在便于催化剂再生的条件下进行反应，使两者同时得到满足。,例如：石油催化裂化的沸石催化剂，反应过程导致催化剂表面积碳，这样可以用燃烧再生，