工業(yè)生產(chǎn)對催化劑的要求

工業(yè)生產(chǎn)對催化劑的要求工業(yè)生產(chǎn)要求催化劑具有較高的活性、良好的選擇性、抗毒害性、熱穩(wěn)定性和一定的機(jī)械強(qiáng)度。(1)活性活性是指催化劑改變化學(xué)反應(yīng)速率的能力，是衡量催化劑作用大小的重要指標(biāo)之一。工業(yè)上常用轉(zhuǎn)化率、空時產(chǎn)量、空間速率等表示催化劑的活性。在一定的工藝條件(溫度、壓力、物料配比)下，催化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率高，說明催化劑的活性好。在一定的反應(yīng)條件下，單位體積或質(zhì)量的催化劑在單位時間內(nèi)生成目的產(chǎn)物的質(zhì)量稱作空時產(chǎn)量，也稱空時產(chǎn)率，即本井古閂一目的產(chǎn)物的質(zhì)量空時產(chǎn)量—催化荊沫袒(質(zhì)墨)X時向空時產(chǎn)量的單位是kg/(m3,h)或kg/(kg.h)。空時產(chǎn)量不僅表示了催化劑的活性，而且直接給出了催化反應(yīng)設(shè)各的生產(chǎn)能力，在生產(chǎn)和工藝核算中應(yīng)用很方便。空間速率(簡稱空速)是指單位體積催化劑通過的原料氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況(0°C，iOl.3kPa)下的體積流量，其單位是m3/(m3.h)，常以符號Sv表示。本向貴盤Y、一原料氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量空間速率(Sv)= 催化劑體積空間速率的倒數(shù)定義為標(biāo)準(zhǔn)接觸時間(t。)，單位是s。t。=3600/Sv實驗中，常用比活性衡量催化劑活性的大小。比活性是指催化反應(yīng)速率常數(shù)與催化劑表面積的比值。催化劑的活性并非一成不變，而是隨著使用時間的延長而變化。(2)選擇性選擇性是衡量催化劑優(yōu)劣的另一個指標(biāo)。選擇性表示催化劑加快主反應(yīng)速率的能力，是主反應(yīng)在主、副反應(yīng)的總量中所占的比率。催化劑的選擇性好，可以減少反應(yīng)過程中的副反應(yīng)，降低原材料的消耗，降低產(chǎn)品成本。催化劑的選擇性表示如下：

催化劑的選擇性=某反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的量

某反應(yīng)物被轉(zhuǎn)化的量催化劑的選擇性=某反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的量

某反應(yīng)物被轉(zhuǎn)化的量X100%⑶壽命催化劑從其開始使用起，直到經(jīng)再生后也難以恢復(fù)活性為止的時間，稱為壽命。催化劑的活性與其反應(yīng)時間的關(guān)系如圖310所示，其使用活性隨時間的變化，分為成熟期、活性穩(wěn)定期和衰老期三個時期。不同的催化劑，其“壽命”曲線不同。通常，新鮮催化劑剛投入使用時其組成及結(jié)構(gòu)都需要調(diào)整，初始活性較低且不穩(wěn)定，當(dāng)催化劑運轉(zhuǎn)一段時間后，活性達(dá)到最高而進(jìn)入穩(wěn)定階段。故此，從催化劑投入使用全其活性升至較高的穩(wěn)定期稱為成熟期(也稱誘導(dǎo)期)。活性趨于穩(wěn)定的時期稱為活性穩(wěn)定期?；钚苑€(wěn)定期的長短與催化劑的種類、使用條件有關(guān)。穩(wěn)定期越長，催化劑的性能越好。隨著催化劑使用時間的增長，其催化活性也因各種原因隨之下降，甚至完全失活，催化劑進(jìn)入了衰老期。此時催化劑需進(jìn)行再生，以恢復(fù)其活性。從催化劑活性開始下降到完全不能使用時的時間段稱為衰老期。催化劑的壽命越長，其使用的時間就越長，其總收率也越高。穩(wěn)定性即催化劑在使用條件下的化學(xué)穩(wěn)定性，對熱的穩(wěn)定性，耐壓、耐磨和耐沖擊等的穩(wěn)定性。較高的催化活性，可提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和設(shè)各生產(chǎn)能力；良好的選擇性，可提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)率，減少副產(chǎn)物的生成，簡化或減輕后處理工序的負(fù)荷，提高原料的利用率；耐熱、對毒物具有足夠的抵抗能力，即具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，則可延長其使用壽命；足夠的機(jī)械強(qiáng)度和適宜的顆粒形狀，可以減少催化劑顆粒的破損，降低流體阻力。強(qiáng)度、比表面積、密度催化劑的機(jī)械強(qiáng)度、比表面積、密度等是催化劑的重要物理性質(zhì)，對催化劑的使用及壽命有很大的影響。催化劑應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，否則在使用過程中容易出現(xiàn)破碎、粉化現(xiàn)象。對于流化床反應(yīng)器，這會造成催化劑的大量流失；對于固定床反應(yīng)器，這會造成

氣流通道的堵塞，增加流體阻力等。1g催化劑具有的總面積稱為該催化劑的比表面積。催化劑內(nèi)、外表面積之和為催化劑的總表面積。催化劑比表面積的大小對于吸附能力、催化活性有一定的影響，從而直接影響催化反應(yīng)速率。比表面積越大，活性中心孔越多，活性越高。催化劑的密度(p)是單位體積催化劑所具有的質(zhì)量，即催化劑的密度=催化劑的質(zhì)量催化劑的密度=催化劑的質(zhì)量催化劑的體積工業(yè)上根據(jù)催化劑體積的不同計算方法，對催化劑密度有以下幾種表示方法。堆積密度(PB)計算堆積密度時，催化劑的體積為催化劑自由堆積狀態(tài)時(包括顆粒內(nèi)孔隙和顆粒間空隙)的全部體積。真密度(ps)計算真密度時，催化劑的體積為扣除催化劑顆粒內(nèi)孔隙和顆粒間空隙后的體積。表觀密度(pp)計算表觀