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催化剂失活原因的探讨 　　摘#8195;要本文重点论述了固体催化剂失活的原因，包括中毒失活、烧结失活和热失活等，从而更有利于延长催化剂寿命，方便于催化剂的保护与再生。 　　关键词催化剂失活；催化剂中毒；活性衰减 　　中图分类号TQ文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)072-0166-01 　　 　　催化剂在使用的过程中其活性随着使用时间的增长而降低，催化剂的失活甚至可以导致反应系统的非稳态操作。催化剂失活与多种因素有关，在实际工作中对这些因素的定性定量分析极其困难。催化剂用户都知道，催化剂失活对工业生产很重要，在生产中虽然要对催化剂的活性进行监测，但监测结果不一定就能反映出催化剂失活发生的原因，加上催化剂种类繁多，所涉及面很广。所以，在寻找失活原因、提出延缓催化剂性能劣化的措施时，实验室研究及考察仍是不可缺少的。 　　1固体催化剂失活原因类型 　　固体催化剂失活原因很多，从现实情况大致可以分成四种类型： 　　1）活性衰减，他是由于催化剂在制备时夹杂少量杂志或由于反应中存在少量杂质所引起，这种现象就是催化剂中毒，毒物通常以强的吸附键吸附在催化剂表面上。 　　2）发生在催化剂具有较大比表面积的情况，反应时由于晶体长大或烧结而损失活性，反应温度越高，过程的快速进行可导致溶剂的形成，并堵塞催化剂的细孔。 　　3）由于催化剂原料或反应物中的某种成分与催化剂发生反应，引起催化剂化合形态及化学组成发生变化，从而使催化剂发生失活现象。 　　4）由于外界条件的急剧变化引起催化剂结构形态，如外形、粒度分布、活性组分负载状态等发生变化，而引起催化剂活性的损失。 　　2固体催化剂失活原因的具体分析 　　2.1因中毒引起催化剂的失活 　　1）化学吸附引起的中毒。化学吸附引起的中毒可能是最重要的中毒类型，毒物可能是催化剂制备时原料混入的杂质、管路中的污物、泵的油沫，也可能是反应物中所含的有害杂质。它使催化剂失活的主要原因是由于活性点吸附毒物后使活性位置转变成钝性的表面化合物，从反应角度看，它会有害地影响催化剂的电子态。很多实验表明，在毒物浓度比较小时，催化剂的活性与毒物的浓度成线性关系，当毒物浓度较少时，催化剂活性随毒物浓度增加而很快下降，以后则缓慢下降，也即毒物初加入时的效应比后加入时所引起的效应大。 　　2）选择中毒。催化剂在过量催化剂毒物作用下虽然失去了对某反应的活性，但仍能很好地保持别的反应活性，这种中毒称作选择中毒。石油化工反应的一个特点是，在同样的反应条件下，常常伴随有许多副反应。选择催化剂时不仅要考虑其活性，而且要注意选择性。工业上的催化裂化催化剂，由于粗柴油中含有重金属（Fe、Ni、V等）而损失选择性，这些金属，即使含量甚微，也会因它们所产生的脱氢作用而减少汽油产量，增加不需要的副产物。 　　2.2因烧结引起催化剂失活 　　催化剂的活性主要取决于其化学组成，但催化剂的内表面及活性金属的分散情况对活性也有很大影响。一般情况下，活性往往随比表面积变化而产生变化。有些催化剂在制备时需经煅烧处理或在高温下经受长时间操作。在高温下，固体催化剂较小的晶粒可以重结晶为较大的晶粒，这就是烧结。烧结是一种相当复杂的过程，会降低比表面积、使晶格不完整性减少或消失，这是因为在烧结过程中可能连续或同时发生多种类型的物质迁移。从机理上看，烧结有以下两种类型： 　　1）比表面积减少。这种情况发生在催化剂受高温时，微晶之间发生粘附，使相邻微晶之间搭接成架，也即由微小颗粒粘附聚结成大颗粒，从而使比表面积急剧下降，细孔直径增大，孔容减少。 　　2）晶格不完整性减少。制备的催化剂通常都存在位错或缺陷等晶格不完整性，在这些晶格不完整部位附近的原子由于有较高的能量，容易形成催化剂的活性中心，而在催化剂发生烧结时能产生新的介稳表面或使不稳定表面消失，并在扩散阶段发生晶型转变，使晶格不完整性减少或消失，结晶长大、结构稳定化，造成催化剂活性部位显著减少。金属的升华热和杂质的存在也会影响烧结。升华热小的金属通常容易引起烧结，因它容易呈原子状态，发生蒸发和引起表面扩散，使得大晶粒析出，而杂质的作用则通过改变熔点高低而影响烧结。如果混入的杂质使熔点降低，就会使烧结加速，比表面积下降。反之，如果杂质起到高温间隔体作用，反而能防止烧结发生。 　　2.3因化合形态及化学组成变化引起的失活 　　催化剂在使用过程中其化合形态及化学组成经常会改变。这种改变可能由于以下两种原因所致： 　　1）原料及反应物混入的杂质，或者反应生成物本身与催化剂发生了反应。原料或反应物原料中所含的杂质与催化剂反应引起的催化剂失活现象称作化合物生成中毒。 　　2）催化剂受热或周围气氛使催化剂表面组成发生变化。这种现象的发生又可分成以下几种情况：一是催化剂在反应时