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催化劑使用
為了使催化劑充分發(fā)揮作用,需要在工業(yè)裝置上正確地使用催化劑,包括催化劑的貯藏、裝填、開(kāi)工、活化、鈍化、運(yùn)轉(zhuǎn)、再活化、再生等。
商品催化劑是存放在密封的貯器中,并注意貯存溫度,以免變質(zhì)。有些催化劑,如骨架鎳需貯存于液體中,嚴(yán)密隔絕空氣。有的要在氮?dú)夥罩醒b填,否則會(huì)因氧化而失活并引起燃燒。固體顆粒狀催化劑在貯運(yùn)中要避免沖撞,以防顆粒破損。如有破損,在使用前用戶(hù)需加以篩分,除去碎粒和粉塵。裝填固定床需采用裝填料斗(見(jiàn)圖),均勻地將顆粒填入反應(yīng)器,保證床層各處有相同的空位率并且攤平。若為列管式反應(yīng)器,各管填裝催化劑后要有相同的壓力降,保證在作業(yè)中流體物料均勻分布。近年來(lái),出現(xiàn)了一些新的裝填技術(shù),可以將催化劑顆粒平整、均勻地裝入反應(yīng)器,并且裝入量可增加10%~15%,提高了反應(yīng)器的利用率。
對(duì)有些催化劑常要按一定程序加以處理,如石油餾分加氫精制的鉬-鎳催化劑,要通過(guò)空氣和水蒸氣處理以及硫化等步驟進(jìn)行活化;有的催化劑,如氨合成用的鐵催化劑需要在裝置上先還原活化;但另一些催化劑,如鉑錸重整催化劑,卻要用硫化物鈍化以抑制氫解,防止開(kāi)始進(jìn)料時(shí)催化劑床層超溫。在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,要對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理以防止催化劑中毒,并且注意和控制催化劑床層壓力降和溫度分布,以保證其正常作業(yè)。在有些場(chǎng)合還要定期分析催化劑樣品,以觀察其效能的變化。除控制反應(yīng)條件外,有的還要嚴(yán)格控制反應(yīng)環(huán)境,如鉑重整催化劑要控制循環(huán)氫中的水氯平衡,以保持催化活性和催化劑選擇性。有的催化劑,如裂解輕焦油加氫的鎳催化劑,在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后,先用水蒸氣吹掃,然后經(jīng)熱氫處理,以恢復(fù)一定活性,稱(chēng)為再活化。但是對(duì)于許多有機(jī)催化反應(yīng)過(guò)程用的催化劑,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后積碳失活,這時(shí)就要采用空氣燒焦來(lái)進(jìn)行催化劑再生。在流化床催化裂化過(guò)程中,催化劑迅速積碳,用后隨即進(jìn)入流化床再生器燒焦再生。
由于在使用過(guò)程中催化劑的作用效率逐漸變化,所以作業(yè)條件亦宜相應(yīng)地調(diào)整。對(duì)于固定床作業(yè)的工藝,通常在開(kāi)工初期采用低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),然后逐漸增大反應(yīng)物投入量,達(dá)到正常負(fù)荷;當(dāng)催化劑開(kāi)始衰退時(shí),負(fù)荷則要相應(yīng)減低,或者逐步提高作業(yè)溫度,或進(jìn)行再活化、再生處理,直到催化劑壽命終止。對(duì)于流化床作業(yè),可逐步排放部分催化劑,補(bǔ)充部分新催化劑,以維持穩(wěn)定作業(yè)。一般催化劑廠均應(yīng)提供使用方面的技術(shù)服務(wù),充分發(fā)揮催化劑的經(jīng)濟(jì)效益(見(jiàn)工業(yè)催化劑特性評(píng)定)。