固体催化剂的失活与再生文稿演示

★ 机理： ★ 影响因素：
（2）含金属元素的毒物 ： ★ 种类：
这类毒物大多是重金属和重金属离子，包括Hg、Bi、Pb、 Cd、Cu、Sn、Ti、Zr等。
★ 机理：
它们的毒性与d轨道上的电子结构有内在联系。当金属离子 没有d轨道，或d轨道全空，或d轨道未达半充满以前时，是无 毒的；d轨道从半充满到全充满时是有毒的。
4．中毒的类型 ①可逆中毒和不可逆中毒 ②选择中毒
5．中毒对催化剂性能的影响
§2.2不同种类催化剂中毒分析
1．金属催化剂的中毒 ： （1）含非金属元素的毒物 ： ★ 种类：
含非金属元素的毒物主要是指周期表VA、VIA、VIIA族 元素，如：N、P、As、Sb、O、S、Se、Te、F、Cl、Br、I， 以及含这些元素的化合物等（如CO、O2、NaF、H2S等）。
3．研究失活的意义
分析失活，避免可能造成失活的因素。（如原料 净化、控制反应温度等）。（或对工艺过程的参数 进行改进）
促进现有催化剂的改进。分析失活原因，指导催 化剂的改性研究，从而减小失活，提高催化剂的使 用寿命→提高经济效益。
第二章．催化剂的中毒失活
§2.1概念
1．含义 催化剂中毒是指催化剂的活性由于某些少量有
3．双功能催化剂的中毒
§2.3 毒物毒性的影响因素分析
与电子构型有关 与反应条件有关 与毒物的分子结构、分子量大小有关
§2.4 减小中毒作用的方法
原料净化 使用保护反应器 设计能减小中毒效果的反应器
第三章．催化剂的热失活
§3.1概念
1．烧结
(1)．一般烧结的含义
“一种或多种固体粉末经过成型，在加热到一定温度后开始 收缩，在低于熔点温度下变成一种致密、坚硬的烧结体，这种 过程称为烧结。”
反应了的摩尔数 X = ——————————————— ×%
通过催化剂床层反应物的摩尔数
还有一些其它的表示方法，如也可采用比活性来表示催化剂的活 性、以反应的速率来表示活性等等，不过，工业中常用的是以转化率 来表示其活性的，而且，这种表示方法使用起来简单、方便。
选择性 ：
催化剂的选择性是指反应物转化为目的产物的能力。换句话说，它是指 目的产物占某一反应物反应掉的总量的%。
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§1.2失活的基本特征 1．失活的定义 2．造成失活的因素 3．失活的分类 4．研究失活的意义
§1.1有关催化剂方面的一些基本内容回顾
1．催化剂的定义、性能
定义：
催化剂是一种能够改变化学反应速度，而它 本身不成为反应的最终产物的物质。
说明点：
性能表述： 活性 ：
是指催化剂转化反应物的能力。通常选择某一反应物为基准， 以此反应物的转化率来表示其活性：
§3.5催化剂的热失活
1．固相间化学反应 2、相变和相分离 3．活性组分的包埋 4．活性组分的损失
第四讲．催化剂的污染失活
一．基本概念
1．含义：
催化剂表面结焦和孔被堵塞是导致催化剂失活的 又一重要原因。 ★结焦： 催化剂表面上含碳物质的沉积称为结焦。
★堵塞： ●由于含碳物质和/或其它物质在催化剂孔中
害杂质的影响而下降的现象为催化剂的中毒，这些 物质被称为毒物。
注意，通常情况下，只有那些以很低浓度存在就 明显抑制催化作用效力的物质才被看作是毒物。
2．本质
3．毒物的来源
使催化剂中毒的物质常常是一些随反应原料带入反应系统的外 来杂质。此外，也有在催化剂制备中由于化学药品或载体不纯而 带来的有害物质，反应系统污染引进的毒物，反应生成产物中含 有的对催化剂有毒的物质等。
产物的摩尔数 S = ——————————————— ×%
反应了的反应物的摩尔数
寿命 ：
催化剂的寿命是指满足活性和选择性的条件下催化剂使用时间的长短。 这通常是通过催化剂在反应器中连续运转过程中来观察其活性和选择性随 时间而变化的数据中得到的。
2．催化剂的分类 按反应分类： 按组成分类： 按原理分类：
1．烧结的实质
晶粒增长的过程
2．烧结的过程
(1)初级粒子形成 (2)表面变平滑 (3)形成细颈(necking) (4)同化作用 (5)聚集体结合
(6)达到介稳定态 (7)表面缺陷产生 (8)多重缺陷聚集体形成 (9)熔化与蒸发
3.与烧结有关的几个温度点
Hutting temperature Tammann temperature
3．催化剂的组成与结构 组成：
结构：
4．影响催化剂性能的因素
比表面 孔结构 晶粒度 活性中心数目和分布
§1.2 失活的基本特征
1．失活的定义
所谓催化剂的失活是一个过程，它是指催化剂在使 用过程中其活性或选择性随时间逐渐下降的现象。
2．造成失活的因素
主要有中毒、烧结、积炭以及由于外力作用使催化剂的 强度变差、结构受到机械损伤（即催化剂的粉碎）等。
（3）含不饱和键的毒物 ：
2．非金属催化剂的中毒
这里所说的非金属催化剂，是指中催化反应中催化活性组分不是 以金属状态起催化作用，而是以氧化物、硫化物等化合物形态起催 化作用的物质。在工业催化中使用的这类催化剂，大多数是金属氧 化物或复合氧化物。
①．酸性氧化物的中毒
②．非化学计量氧化物的中毒
任何倾向于稳定催化剂离子价态的物质都会阻碍氧化还原反应的 进行。
沉积，造成孔径减小(或妃口缩小)，使反应物 分子不能扩散进入孔中，这种现象称为堵塞。 因为结焦会引起堵塞，所以也有人把结焦归并 到堵塞中。
●另一类堵塞是金属化合物的沉积。如金属 硫化物，它们是来自石油中或由煤生产的液体 燃料中的有机金属组分和含硫化合物的反应， 在加氢处理或另加氢裂化中它们沉积在催化剂 孔中。这种情况在可称为杂质堵塞。
(2)．催化剂的烧结
催化剂的烧结是指由于高温而引起催化剂结构的变化过程。
2．热失活
催化剂的热失活是指在温度的影响下，催化剂的组成和相组成发 生变化的现象。它主要包括有：化学组成和相组成的变化；活性组 分被载体包埋；活性组分由于生成挥发性物质或可升华的物质而损 失等。
3．区别与联系
பைடு நூலகம்
§3.2烧结的基本特征
§3.3几种不同情况下的烧结
1.氧化物的烧结
可能的机理： 主要机理： 原因分析：
2.金属催化剂的烧结
(1)蒸发一凝结过程 (2)晶粒迁移的聚集 (3)金属原子径由表面从一个晶粒转移到另一晶粒
§3.4影响烧结过程的因素
1. 温度 2. 原始颗粒度 3. 气氛与反应条件 4. 再生过程的影响 5. 载体的影响 6. 毒物的影响