工业生产对催化剂的要求

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1、工业生产对催化剂的要求工业生产要求催化剂具有较高的活性、良好的选择性、抗毒害性、热稳定性 和一定的机械强度。(1)活性活性是指催化剂改变化学反应速率的能力，是衡量催化剂作用大小的重要指 标之一。工业上常用转化率、空时产量、空间速率等表示催化剂的活性。在一定的工艺条件(温度、压力、物料配比)下，催化反应的转化率高，说 明催化剂的活性好。在一定的反应条件下，单位体积或质量的催化剂在单位时间内生成目的产物 的质量称作空时产量，也称空时产率，即本井古闩一 目的产物的质量空时产量催化荆沫袒(质墨)X时向空时产量的单位是kg/( m3, h)或kg/(kg. h)。空时产量不仅表示了催化剂的 活性，而且直

2、接给出了催化反应设各的生产能力，在生产和工艺核算中应用很方 便。空间速率(简称空速)是指单位体积催化剂通过的原料气在标准状况(0C，iOl.3 kPa)下的体积流量，其单位是m3 / (m3. h)，常以符号Sv表示。本向贵盘Y、一原料气体在标准状态下的体积流量空间速率(Sv)=催化剂体积空间速率的倒数定义为标准接触时间(t。)，单位是s。t。= 3600/Sv实验中，常用比活性衡量催化剂活性的大小。比活性是指催化反应速率常数 与催化剂表面积的比值。催化剂的活性并非一成不变，而是随着使用时间的延长而变化。(2)选择性选择性是衡量催化剂优劣的另一个指标。选择性表示催化剂加快主反应速率 的能力，是

3、主反应在主、副反应的总量中所占的比率。催化剂的选择性好， 可以减少反应过程中的副反应，降低原材料的消耗，降低产品成本。催化剂 的选择性表示如下：催化剂的选择性=某反应物转化为目的产物的量某反应物被转化的量X100%寿命催化剂从其开始使用起，直到经再生后也难以恢复活性为止的时间，称为寿 命。催化剂的活性与其反应时间的关系如图3 10所示，其使用活性随时间的变化，分为成熟期、活性稳定期和衰老期三个时期。不同的催化剂，其“寿命”曲 线不同。通常，新鲜催化剂刚投入使用时其组成及结构都需要调整，初始活性较低且 不稳定，当催化剂运转一段时间后，活性达到最高而进入稳定阶段。故此，从催 化剂投入使用全其活性升

4、至较高的稳定期称为成熟期(也称诱导期)。活性趋于稳定的时期称为活性稳定期。活性稳定期的长短与催化剂的种类、 使用条件有关。稳定期越长，催化剂的性能越好。随着催化剂使用时间的增长，其催化活性也因各种原因随之下降，甚至完全 失活，催化剂进入了衰老期。此时催化剂需进行再生，以恢复其活性。从催化剂 活性开始下降到完全不能使用时的时间段称为衰老期。催化剂的寿命越长，其使用的时间就越长，其总收率也越高。(4) 稳定性即催化剂在使用条件下的化学稳定性，对热的稳定性，耐压、耐磨和耐冲击 等的稳定性。较高的催化活性，可提高反应物的转化率和设各生产能力；良好的选择性， 可提高目的产物的产率，减少副产物的生成，简化

5、或减轻后处理工序的负荷，提 高原料的利用率；耐热、对毒物具有足够的抵抗能力，即具有一定的化学稳定性， 则可延长其使用寿命；足够的机械强度和适宜的颗粒形状，可以减少催化剂颗粒 的破损，降低流体阻力。(5) 强度、比表面积、密度催化剂的机械强度、比表面积、密度等是催化剂 的重要物理性质，对催化剂的使用及寿命有很大的影响。催化剂应具有一定的机械强度，否则在使用过程中容易出现破碎、粉化现象。 对于流化床反应器，这会造成催化剂的大量流失；对于固定床反应器，这会造成气流通道的堵塞，增加流体阻力等。1g催化剂具有的总面积称为该催化剂的比表面积。催化剂内、外表面积之 和为催化剂的总表面积。催化剂比表面积的大小

6、对于吸附能力、催化活性有一定 的影响，从而直接影响催化反应速率。比表面积越大，活性中心孔越多，活性越 高。催化剂的密度(p)是单位体积催化剂所具有的质量，即催化剂的密度=催化剂的质量催化剂的体积工业上根据催化剂体积的不同计算方法，对催化剂密度有以下几种表示方 法。 堆积密度(PB)计算堆积密度时，催化剂的体积为催化剂自由堆积状态时 (包括颗粒内孔隙和颗粒间空隙)的全部体积。 真密度(ps)计算真密度时，催化剂的体积为扣除催化剂颗粒内孔隙和颗粒 间空隙后的体积。 表观密度(pp)计算表观密度时，催化剂的体积为包括催化剂颗粒内孔隙(扣除颗粒间空隙)的体积。催化剂的密度，尤其是堆积密度的大小影响反应器的装填量。堆积密度大， 单位体积反应器装填的催化剂的质量多，设备利用率大。