常用的催化剂再生方法

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    常用的催化剂再生方法

       催化剂再生

     
      催化剂再生是在催化活性下降后,通过适当的处理使其活性得到恢复的操作。因此,再生对于延长催化剂寿命、降低生产成本是一种重要的手段。催化剂能否再生及其再生方法,要根据催化剂失活原因来决定。在工业上对于可逆中毒或催化剂孔道堵塞等情况,可以对催化剂进行再生处理。例如积炭,由于只是一种简单的物理覆盖,并不破坏催化剂的活性表面结构,只要把炭烧掉就可再生。如果催化剂受到毒物的永久中毒或结构毒化,就难以进行再生。
     
      (1)工业上常用的再生方法
     
      ①蒸汽处理如轻油水蒸气转化制合成气的Ni基催化剂,处理积炭时,用加大水蒸气比或停止加油,单独使用水蒸气吹洗催化剂床层,直至积炭全部清除为止。其反应式如下:C+2H2=OCO2+2H2对于中温CO变换催化剂,当气体中含有H2S时,活性相的Fe3O4与H2S反应生成FeS,
     
      使催化剂受到一定的毒害作用,反应式如下:
     
      Fe3O4+3H2S+H      23FeS+4H2O
     
      由上式可见,加大蒸气量有利于反应向着生成Fe3O4的方向移动。因此,工业上常用加
     
      大原料气中水蒸气的比例,使受硫毒害的变换催化剂得到再生。
     
      ②空气处理当催化剂表面吸附炭或碳氢化合物,阻塞微孔结构时,可通入空气进行燃烧或氧化,使催化剂表面的炭及类焦化合物与氧反应,将碳转化成CO2放出。例如,原油加氢脱硫用的CoMo催化剂,当吸附上述物质时活性显著下降,常用通入空气的方法,把这些物质烧尽,这样催化剂就可继续使用。
     
      ③通入H2或不含毒物的还原性气体如合成氨使用的熔Fe催化剂,当原料气中含氧或氧化物浓度过高受到毒害时,可停止通入该气体,而改用H2、N2混合气,催化剂可获得再生。有时用加氢的方法,也是除去催化剂中含焦油状物质的一有效途径。
     
      ④用酸或碱溶液处理如骨架Ni催化剂中毒后,常采用酸或碱以除去毒物。
     
     催化剂再生后一些可以恢复到原来活性,但也受到再生次数制约。如烧焦再生,催化剂在高温的反复作用下,活性结构也会发生变化。因结构毒化而失活的催化剂,一般不容易恢复到毒化前的结构和活性。如合成氨熔Fe催化剂,如被含氧化合物多次毒化和再生,则αFe的微晶由于多次氧化还原,晶粒长大,使结构受到破坏,即使用纯净的H2、N2混合气,也不能使催化剂恢复到原来的活性。因此,催化剂再生次数也受到一定的限制。
     
      (2)再生操作
     
      催化剂再生操作可以在固定床、移动床或流化床中进行。再生操作方式取决于许多因素,但首要取决于催化剂活性下降的速率。一般说来,催化剂活性下降比较缓慢,可允许数月或一年再生,可采用设备投资少、操作也容易的固定床再生。但对于反应周期短、需进行频繁再生的催化剂,最好采用移动床或流化床连续再生。例如,催化裂化反应装置,使用的催化剂几秒钟后就会产生严重积炭,只能采用连续烧焦方法清除。即在一个流化床反应器中进行催化反应,随即气固分离,连续地将已积炭的催化剂送入另一个流化床再生器,在再生器中通入空气,用烧焦方法进行连续再生。最佳再生条件应以催化剂在再生中的烧结最小为准。显然,这种再生方法设备投资大、操作也复杂。但连续再生方法使催化剂始终保持新鲜表面,提供了催化剂充分发挥催化效能的条件。
     

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