工业催化剂的使用要求有哪些
1、一个指标是活性,也是催化剂重要的指标。其反映的是工业催化剂在实验室模拟条件下促进原料转化的能力。通常使用摩尔每克每小时来衡量,即单位质量催化剂单位时间内所转化的反应物的量。
但在具体的应用情况下,其指标可能稍微发生改变,如在催化重整催化剂活性衡量的评价上, 会以直馏石脑油催化重整后所得的芳烃产率来表示该指标。
2、还有一个指标是选择性,评价的是催化剂在促进反应过程中,能使得多少原料转化为目的产品。例如在轻油或重油裂化的过程中,产品产物可能会有很多种如汽油,干气,焦炭等。汽油作为主产物,其产量自然是越多越好。而汽油占总产物的比例则是汽油产物的选择性。
3、寿命或稳定性。需要注意的是,在工业生产中,产品的制备往往是24小时不停机,例如在传统能源煤炭加工车间,工人们通常采用两班倒或三班倒的方式,停机造成的电能损耗,生产线的中断损耗是巨大的。在催化过程中,催化剂的稳定性就显得尤为重要。一般工业用催化剂稳定性往往要上千小时以上。寿命一般以小时表示。也有些环节采用加工质量产品所消耗催化剂的多少来表示。
4、形状与大小。根据催化过程中反应器的不同,催化剂的形状也大小各异,同时形状的差异也会带来性能巨大的改变。因其可能对反应物或产物的扩散造成影响,进而影响其产率或选择性。根据不同的使用条件,可以把催化剂做成不同的形状加以使用。如在移动床催化裂化装置中所使用的催化剂一般为小球,这有利于催化剂在反应器中的移动,也便于催化剂的输送,减小其磨损造成的损耗。
5. 机械强度。除了上述要求外,催化剂的机械强度也是重要的指标。因其化学反应往往在高温高压条件下进行,天然要求催化剂要承受足够的自重和外界所带来的压力。同时还要承受不同催化剂之间碰撞所可能带来的磨损,即抗磨损强度要较高。
6. 化学组成。化学组成即催化剂的结构信息。是以上反应性能的基础。不同组分之间的比例,结构直接影响反应的效率。
7. 比表面积与孔体积。比表面积越大, 孔体积越大,则反应物与催化剂的接触会越多,进而使得其性能越好,毋庸置疑。
总结综上所述,一个良好的工业催化剂,要具有良好的活性,选择性和寿命的同时,还需要有形状,颗粒大小和分布,机械强度,以及一定的化学组成和孔结构的要求。因此,催化剂的设计是至关重要,也很复杂,同时也是附加值高的一个工艺。
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