ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классификация процессов дезактивации катализаторов из "Дезактивация катализаторов " Опубликованные в последние годы обзоры по вопросам дезактивации катализаторов [1.1, 1.2] способствовали лучшему пониманию механизма зтих процессов. Последние можно свести к трем основным типам спекание или термическая дезактивация отравление и блокировка. [c.19] Спекание является физическим процессом. Оно сопровождается потерей поверхности активного компонента катализатора и возникает, если процесс проводится при более высоких, чем это необходимо, температурах. Нежелательное цовышение температуры может иметь место либо во всем реакторе, либо быть локализовано в какой-нибудь его части. В зависимости от используемого типа катализатора можно различить два различных механизма спекания. [c.19] Если а качестве катализатора применяют материалы с высокоразвитой внутренней поверхностью, как, например, силикагель, различные формы оксида алюминия или алюмосиликат,, то их эксплуатация при повышенных температурах вызывает снижение величины удельной поверхности с одновременным изменением пористой структуры. В совокупности это приводит к снижению активности. [c.19] Ко второму типу катализаторов относятся металлы, нанесенные на оксидные носители с развитой поверхностью. Примером таких ката 1изаторО В являются никель и платина на оксидах алюминия или кремния, В этом случае спекание может приводить не только к уменьшению поверхности носителя, но и к коалесценция или потере дисперсности кристаллитов металла. Последнее вызывает резкое снижение активности. Этот механизм обычно наблюдается при температурах, значительно более низких, чем температуры спекания носителя, хотя в некоторых случаях (например, платиновые катализаторы риформин-га) перегрев приводит к уменьшению поверхности и носителя, и металла. Однако для большинства нанесенных катализаторов более характерно то, что носитель химически нейтрален и его роль сводится к препятствованию агрегации мелких кристаллитов металла. [c.19] Большинство процессов отравления необратимы. Поэтому катализатор в конечном счете выгружают из-за потери им активности. Существует, однако, один практически важный класс процессов отравления, который обратим. Так, например, обратимо отравление никелевых катализаторов гидрирования при их обработке водяным паром [1,3] или кислородом [1.4]. В прин--ципе всегда можно удалить яд из сырьевого потока путем его тщательной очистки или использования форконтакта. Стоимость такой очистки может оказаться весьма высокой. Например, в процессе метанирования на никелевых катализаторах сырье необходимо очищать до содержания в нем сернистых соединений ниже, чем 1 ррт. Кроме того, для большинства процессов в реакторах с неподвижным слоем катализатора зона реакции невелика по сравнению с длиной этого слоя. После того как в результате отравления катализатор в этой зоне становится неактивным, реакция перемещается дальше по длине реактора. Такое движение продолжается до тех пор, пока реакционная зона не достигнет конца слоя. Поэтому время жизни слоя катализатора можно задать путем подбора соответствующей его длины. Для реакции метанирования подбирают такую длину реактора, которая обеспечивает его работоспособность в течение года. [c.20] Следует особо подчеркнуть, что отравление катализатора в -ряде случаев полезно. Существует ряд процессов, для которых отравление позволяет увеличить выход одной из реакций и ингибировать другие. В этом случае увеличение избирательности достигается предпочтительной блокировкой определенных активных центров многофункционального катализатора, В других случаях повышение избирательности является следствием уменьшения или полного исключения влияния диффузии на целевую реакцию. [c.20] Блокирование — это процесс дезактивации катализаторов, природа которого носит либо физический, либо химический характер. Вероятно, большее число веществ дезактивирует катализатор путем блокировки, а не путем его отравления. Наиболее типичным процессом, приводящим к блокировке активной -поверхности, является отложение на катализаторе углеродсодержащих соединений ( кокса ), эти соединения образуются на большинстве катализаторов, которые используются для перера--ботки нефтяных фракций или в процессах органического катализа. [c.20] В общем случае кокс образуется либо из исходных веществ (1), либо из продуктов реакции (2). [c.21] Если образование кокса описывается схемой (1), то говорят о параллельном механизме, если схемой (2) — то о последовательном механизме блокировки. Блокировка может протекать и по параллельно-последовательному механизму, особенно в тех случаях, когда процесс включает сложные реакционные системы. Количество образующегося кокса зависит от порядков скоростей реакций по отношению к целевому продукту К и коксу и от температурных коэффициентов этих реакций. [c.21] Блокировка поверхности обычно сопровождается отложением больших количеств веществ,. что может привести к изменению диффузионных свойств таблетки. В предельных случаях наблюдается полная блокировка пор коксом или отлагающимися металлами, а также заполнение ими свободного объема между частицами катализатора, что в конце концов приводит к закупорке реактора. [c.22] Важной характеристикой промышленных катализаторов является их механическая прочность. Она должна сохраняться в-течение всего времени эксплуатации. В противном случае разрушение таблеток катализатора может привести к существенному увеличению перепада давления в слое, что, в свою очередь, вызовет необходимость преждевременной перегрузки катализатора в реакторе. Разрушение катализатора может оказаться следствием одного лишь коксообразования. Однако, как правило, оно вызывается еще и,какими-либо особыми условиями эксплуатации. Это может быть, например, циклическое изменение температуры, несоблюдение технологических условий проведения процесса. [c.22] Вернуться к основной статье