催化剂的平均寿命及衰退原因

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　除了毒化作用、烧结等因素，在催化剂上的炭沉积也是催化反应系统中导致催化剂活性衰退的重要原因。炭沉积是由于催化系统中底物分子经脱氢-聚合而形成难挥发的高聚物，它们可以进一步脱氢而形成氢含量很低的类焦物质，所以又称为结焦。与单纯的因物理沉积物堵塞面导致的催化剂失活相比，在烃类原料的加工过程中，炭沉积过程与主要化学反应有着内在的联系。根据催化过程总的化学反应规律，主要主催化反应发生就必定会形成积炭。饱和烃杂质和不饱和中间物的存在易导致结焦。催化剂酸性太强、裂化深度过大，或孔径过细而延长了产物的停留时间都会增加结焦的程度。因此炭沉积所造成的催化剂失活是无法通过原料的提纯或者采用保护催化剂来加以消除的。

　　与催化剂中毒相比，引起催化剂炭沉积失活的积炭量要比催化剂毒物量多得多。炭沉积一定程度上可延缓催化剂的中毒作用，但催化剂的中毒却会加剧炭沉积的发生。炭沉积的同时往往伴随着金属硫化物及金属杂质的沉积。单纯的金属硫化物或金属杂质在催化剂表面的积沉积也与单纯的炭沉积一样，会因覆盖催化剂表面活性位，或限制反应物的扩散等而使催化剂失活。通常将积尘、积硫及金属沉积物引起的失活都归属为积炭失活。

　　在工业催化反应中，尤其是涉及烃类的反应如催化裂化、加氢裂化、重整、异构化、烷基化等反应中，催化剂表面的积炭是一种不可避免的现象。尽管催化反应有别，催化剂种类有异，积炭的机理和途径、积炭的数量和速率及积炭的组成各有不同，但是不论何种催化剂，随着积炭量的增加，催化剂的比表面、比孔容、表面酸度及活性中心数等皆会相应下降。积炭量达到一定程度必将导致催化剂的失活。积炭越快，催化剂的使用周期就越短。

　　可通过选择适当的反应器类型和操作条件使积炭尽量减少，也可以通过改进催化剂的组分和结构等来达到减少积炭的目的。例如用碱毒化酸性中心；用热处理消除细孔；选择临氢条件，抑制结焦的脱氢作用；加入加氢组分，使开始生成的类焦物质因加氢而变化；利用水煤气反应使积炭汽化，还可添加助催化剂促进水煤气反应。对于催化裂化工艺，由于结焦严重，其单程使用寿命也很短，工业上采用连续烧焦的方法清焦再生。

　　表列出了一些重要工业过程中催化剂的平均寿命及衰退原因。

                               
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　　催化剂的稳定性是影响工业生产效率的一个主要因素。催化剂稳定性差，使用时间短，催化剂的寿命就短。为了恢复催化剂活性，就得反复进行再生，或者更换新催化剂，这些操作会造成生产工时的损失，导致生产效率降低，这对大规模生产装置是极其不利的。因此，要求工业催化剂具有优良的稳定性和良好再生性，以保证催化剂寿命长。但是有些催化剂的寿命很短，例如催化裂化催化剂非常容易积炭，使催化剂失活，为此工业生产操作采用流化床反应器，以适应频繁再生的需要。


文章来源：洛克斯石油论坛 洛克斯石油网