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北海市工業催化劑是如何研制的?(1)——催化劑的性能要求

作者:錄入 日期:2022-04-22 人氣:34257

現代化工工業過程離不開催化劑的生產和使用,據統計,90%以上的化工工業均需要催化劑的使用,否則將無法高效進行。催化劑,指的是一種能夠加快反應速率,但自身結構組成不發生任何變化的化學物質。但這只是一種表面的,膚淺的認識,要深入了解催化劑的反應機理,工作情況,還需要對其電子結構調控,物相調控,不同組分相互作用協同有深入的認知。

今天,我們將開設一個專題,為大家解讀工業催化劑是如何研制的。今天帶來部分內容,首先是工業上對催化劑使用的具體要求。


工業催化劑的使用要求

個指標是活性,也是催化劑重要的指標。其反映的是工業催化劑在實驗室模擬條件下促進原料轉化的能力。通常使用摩爾每克每小時來衡量,即單位質量催化劑單位時間內所轉化的反應物的量。但在具體的應用情況下,其指標可能稍微發生改變,如在催化重整催化劑活性衡量的評價上, 會以直餾石腦油催化重整后所得的芳烴產率來表示該指標。


第二個指標是選擇性,評價的是催化劑在促進反應過程中,能使得多少原料轉化為目的產品。例如在輕油或重油裂化的過程中,產品產物可能會有很多種如汽油,干氣,焦炭等。汽油作為主產物,其產量自然是越多越好。而汽油占總產物的比例則是汽油產物的選擇性。


壽命或穩定性。需要注意的是,在工業生產中,產品的制備往往是24小時不停機,例如在傳統能源煤炭加工車間,工人們通常采用兩班倒或三班倒的方式,停機造成的電能損耗,生產線的中斷損耗是巨大的。在催化過程中,催化劑的穩定性就顯得尤為重要。一般工業用催化劑穩定性往往要上千小時以上。壽命一般以小時表示。也有些環節采用加工質量產品所消耗催化劑的多少來表示。

形狀與大小。根據催化過程中反應器的不同,催化劑的形狀也大小各異,同時形狀的差異也會帶來性能巨大的改變。因其可能對反應物或產物的擴散造成影響,進而影響其產率或選擇性。根據不同的使用條件,可以把催化劑做成不同的形狀加以使用。如在移動床催化裂化裝置中所使用的催化劑一般為小球,這有利于催化劑在反應器中的移動,也便于催化劑的輸送,減小其磨損造成的損耗。


機械強度。除了上述要求外,催化劑的機械強度也是重要的指標。因其化學反應往往在高溫高壓條件下進行,天然要求催化劑要承受足夠的自重和外界所帶來的壓力。同時還要承受不同催化劑之間碰撞所可能帶來的磨損,即抗磨損強度要較高。


化學組成。化學組成即催化劑的結構信息。是以上反應性能的基礎。不同組分之間的比例,結構直接影響反應的效率。


比表面積與孔體積。比表面積越大, 孔體積越大,則反應物與催化劑的接觸會越多,進而使得其性能越好,毋庸置疑。


總結


綜上所述,一個良好的工業催化劑,要具有良好的活性,選擇性和壽命的同時,還需要有形狀,顆粒大小和分布,機械強度,以及一定的化學組成和孔結構的要求。因此,催化劑的設計是至關重要,也極其復雜,同時也是附加值極高的一個工藝。


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