工业催化剂和工业催化反应器
三水锰矿 / 2021-07-31
第四章 工业催化剂和工业催化反应器
在化工厂中，催化反应装置是全厂的心脏。而催化剂又常常是其中的关键。
催化剂的这种重要作用，通常不是由它本身的贵贱体现出来的。一般说来，催化剂在产品生产成本中所占的比例并不大。但是它的性能好坏，对工厂的设备投资、原料消耗、产品分离和精制、三废处理、公用工程和正常运转等等费用，影响都很大。因此，对工业生产来说，催化剂必须具备必要的工业上的使用性能。另一方面，为了充分发挥催化剂的效能，要求反应器具有适宜的结构，以便使化学反应尽可能在最佳的条件下进行，从而达到最大的生产能力和最小的生产成本。
在这一章里，叙述对工业催化剂的主要性能要求和工业反应器的主要类型。
第一节 对工业催化剂的性能要求
工业催化过程是多种多样的，因此，对催化剂除有共同的要求外，对某一具体反应也有它的特殊要求。现将选用催化剂时一般要求的性能列于表4-1的左栏。这些性能取决于催化剂的物理化学性质，后者列于表4-1的右栏。我们将进一步讨论这些性质对催化剂催化性能的影响。
表4-1工业催化的性能要求及其物理化学性质
| 性能要求 |
物化性质 |
|
1.活性
2.选择性
3.寿命：稳定性，强度，时热性，抗毒性，耐污染性
4.物理性质形状，顆粒大小，粒度分布，密度，热容，传热性能，
成型性能，机械强度，耐磨性，粉化性能，烧性能，吸湿性能，流动性能等
5.制造方法：制造设备，条件，制备难易，活化条件，贮和保管条件等
6.使用方法：反应装置类型，充填性能，反应操作条件，安全和腐蚀情况，
活化再生条件，回收方法
7.无毒
8.价格便宜
|
1.化学组成
2.电子状态：结合状态，原子价状态
3.结品状态：品形，结构缺陷
4.表面状态：比表面，有效表面积
5.孔结构：孔容积，孔径，孔径分布
6.吸附特性：吸附性能，脱附性能，吸附热，湿润热
7.比重：真密度，比热、导热性
8.酸性：种类，强度，强度分布
9.电学和磁学性质
10.形状
|
催化剂的制造方法要简单，并且重复性好。催化剂的原料要便宜、易得、质量稳定。催化剂的导热性好，腐性小，从而降低设备费。要允许能在较宽的条件下操作，不致因温度、压力的变化对反应有大的影响。催化剂的活化和再生方法要简单。催化剂要具有适当的强度、密度、形状及颗粒大小，反应产物的分离和催化剂主要成份的回收要容易。催化剂要无毒无放射性。容易装卸，并便于管理。所有这些方面都是在制造催化剂时要注意的问题。
在下表所述性能中，最重要的是催化剂的活性、选择性以及寿命这三项指标。因为如果催化剂的活性高、选择性好和寿命长，就能保证在长期的运转中，催化剂的用量少，副反应生成物少和由一定量的原料可以生产较多的产品。
对流化床催化剂，为了保证良好的流化状态，要求催化剤的颗粒有一定的大小和分布，并且还要求颗粒有足够的抗磨损的机械强度。
工业催化剂的活性和选择性，不仅决定于组成催化剂物质的械强度本性，即化学组成、电子结构、结晶状态而且也受颗大小、比表面、孔径、孔径分布以及化剂的使用方法和操作条件素的强烈影响。化剂在使用中活性和选择性的降低，经常是由反应器结构不合理引起的，有时由于操作不当也有重大影响。如由于催化剂床层温度过热而引起半融甚至烧结化剂的粉化活性物质的挥发，催化剂的中毒，炭的沉积等等。正常的操作条件，可使这些不利因素大大降低。
催化剂的寿命，对化剂本身的成本，反应装置的大小，产品的稳定性，操作的难易以及经济上是否合理的影响，甚至比它初期的活性更重要。因此，工业上要求催化剂有尽可能长的使用期限。
提高催化剂寿命的方法，包括两个方面:首先在制备催化剂时，尽量避免选用容易引起半融、挥发和重结晶的活性物质要选择机械强度大、导热性能好和化学稳定性高的载体;要添加能耐热、抗毒、容易再生和抑制结炭的助催化剂。其次在使用方面，要选择合理的反应装置、反应条件和原料组成，并除去原料中的毒物。这些都是常用的有效方法。
闽ICP备15011996号-4
|
闽公网安备35040002000218号
|
