Aujourd'hui, 90% de l'industrie chimique contient des procédés catalytiques, qui augmentent la vitesse de réaction et la sélectivité de la production. Avec l'augmentation du temps de production industrielle, le catalyseur est désactivé, ce qui entraîne une diminution de la vitesse de la réaction catalytique. L'éditeur vous explique comment régénérer l'activité du catalyseur désactivé afin d'obtenir de meilleurs résultats économiques et environnementaux.
La désactivation du catalyseur est un phénomène dans lequel le taux de conversion d'une réaction catalytique effectuée dans des conditions de réaction constantes diminue avec le temps. Le processus de désactivation du catalyseur est divisé en trois types : chimique, thermique et mécanique.
- Inactivation chimique
Cause résultat
La surface de cokéfaction (cokéfaction) est réduite, le colmatage est réduit.
Contamination métallique Surface réduite et activité catalytique réduite
Adsorption des poisons, réduction du site actif
- Inactivation par la chaleur
- Inactivation mécanique
Cause résultat
Rupture des particules Canalisation et blocage du lit du catalyseur
Surface réduite
- Régénération du catalyseur
La règle générale de la régénération des catalyseurs industriels est que chaque fois qu'ils sont régénérés, leur activité est inférieure à l'activité d'origine. La température de fonctionnement du catalyseur régénéré est nettement plus élevée que celle avant la régénération. En outre, il est impossible de répéter fréquemment et à l'infini le catalyseur désactivé. La régénération devra éventuellement être remplacée.
- Régénération après désactivation de la cokéfaction :
Pendant l'utilisation du catalyseur, le processus de réduction de l'activité du catalyseur est dû à la formation progressive de dépôts de carbone à la surface.
La combustion du charbon de bois (air + vapeur d'eau) est couramment utilisée dans les catalyseurs industriels après la désactivation des dépôts de coke.
L'oxydation des dépôts contenant du carbone dans les pores du catalyseur en monoxyde et dioxyde de carbone permet de restaurer l'activité catalytique.
Dans la méthode de purge, les sous-produits organiques du dépôt de carbone, la poussière mécanique et les impuretés peu importantes bloquent les pores du catalyseur ou couvrent les centres actifs de la surface du catalyseur, et peuvent être éliminés par la méthode de purge in situ.
Questions nécessitant une attention particulière pendant la régénération :
La température et le temps de régénération sont bien ajustés pour empêcher le frittage du catalyseur ; le cycle de régénération varie en fonction du taux d'accumulation de cokéfaction.
- Inactivation et régénération de la pollution métallique
Les sources de pollution métallique sont les composés métalliques présents dans le pétrole brut ou le charbon directement liquéfié, les complexes de porphyrine métallique ou les composés non porphyriniques, principalement V, Ni, Fe, Cu, Ca, Mg, Na, K, etc.
Avant la régénération du catalyseur
Après régénération du catalyseur
Méthode de prévention : méthode chimique ou méthode d'adsorption pour éliminer la porphyrine dans les matières premières, ajout d'additifs (composés d'antimoine), formation d'alliages avec des impuretés métalliques pour les rendre passives.
- Inactivation et régénération de l'empoisonnement
Une petite quantité d'impuretés dans le fluide mis en contact avec le catalyseur est adsorbée sur l'activité du catalyseur, et l'activité du catalyseur est considérablement réduite, voire disparaît.
Les intoxications sont divisées en : intoxications réversibles, renouvelables, temporaires ;
Mesures de prévention : éliminer les poisons avant d'entrer dans la section de réaction.
- Régénération après désactivation du frittage
Le frittage du catalyseur est un phénomène dans lequel la taille des cristallites augmente progressivement ou les particules primaires se développent au cours du processus d'utilisation.
Mesures de prévention : sélection des conditions de fonctionnement La température de travail est inférieure à la température de Tammann, généralement 0,5Tm. Choix du support : catalyseur Ni/Cr2O3 structure Ni/Cr2O3-Al2O3, ajout d'un agent auxiliaire (séparateur).
Méthode de régénération : Après que le métal à gros grains a été oxydé par l'oxygène, il est réduit par le H2.
Cinq, exemples d'application
Régénération d'un catalyseur à base de métaux précieux :
①Regénération des catalyseurs de fluorure oxydés au platine, ces catalyseurs sont généralement utilisés par les compagnies pétrolières, la désactivation est principalement due à un excès de carbone à la surface du catalyseur.
Solution : méthode de combustion du charbon de bois en lit fluidisé, le catalyseur est brûlé en va-et-vient dans l'air naturel dans un lit fluidisé pendant 3-4 fois, la température passe progressivement de basse à haute, et la température maximale ne dépasse pas 450℃ ; méthode de combustion du charbon de bois en lit fixe à l'azote, fixé dans la sélection Dans le lit, l'azote est ajouté à l'air, et les activités de carbonisation et de décokéfaction lentes sont effectuées à une température comprise entre 255-455°C.
②Des recherches pertinentes menées aux États-Unis montrent que pour les catalyseurs en contact avec l'oxygène, les dépôts de carbone à la surface du catalyseur sont éliminés en utilisant le principe de l'oxydation de l'oxygène, et la réduction des gaz est utilisée.
③Le catalyseur zéolithique contenant des métaux nobles présente un dépôt excessif de sédiments carbonés à sa surface. La méthode courante pour éliminer les poisons à la surface du catalyseur consiste à redisperser le métal pour s'assurer que l'activité du catalyseur est rétablie.
④ Méthode de réactivation d'un catalyseur contenant de la zéolithe empoisonnée par le soufre : mettre le catalyseur régénéré en contact avec une solution aqueuse d'acide de Bronsted et disperser les métaux précieux accumulés. En cas de traitement à l'acide, utiliser une méthode d'oxydation pour le traitement afin d'améliorer le degré de dispersion des métaux précieux.
⑤ Régénération du catalyseur à base de métal précieux et de support de carbone. Il est généralement utilisé dans le processus d'ajout de bleu à l'acide acétique et à l'oxygène pour synthétiser l'acétate de vinyle. La méthode générale de traitement consiste à utiliser le lavage à la soude et les lavages multiples. La méthode des lavages multiples consiste à laver le catalyseur à l'eau chaude à 260-300℃. Après le lavage avec de la lessive diluée, le catalyseur et la concentration doivent être 13%. Contact avec la lessive -30%, garder la température dans la gamme de 3-100℃, et le temps de contact est de 1-10 heures. Non seulement le catalyseur est complètement restauré à son niveau d'origine, mais il prolonge également la durée de vie du catalyseur.
Régénération des catalyseurs à base de métaux non précieux :
① Empoisonnement au Ca, augmenter la quantité de remplacement du catalyseur, renforcer l'effet du dessalement électrique à pression normale, injecter de l'agent de décalcification et utiliser un désémulsifiant soluble dans l'huile ;
V, augmenter la quantité de remplacement du catalyseur, le remplacer par un meilleur agent d'équilibrage ou un agent de séparation magnétique, et utiliser des passivants bimétalliques Ni et V ;
Les catalyseurs de la série Ni sont régénérés. Au début du traitement de régénération, ce type de catalyseur doit nettoyer les substances sulfurées du catalyseur avant que le réacteur ne soit brûlé, et il doit également utiliser le tube du four de chauffage pour le traitement de décokéfaction. Le déshuilage du catalyseur est principalement remplacé par de l'huile claire. Façon de traiter le problème.
Deuxièmement, la technologie de régénération eau-vapeur-air. La méthode d'exploitation de cette technologie de régénération est relativement simple, les gaz d'échappement produits n'ont aucun effet sur l'équipement en aval et le degré de pollution est faible.
② Régénération du catalyseur au vanadium. Le mécanisme de régénération des catalyseurs à base de vanadium consiste principalement à utiliser de l'eau déminéralisée pour dissoudre directement les substances toxiques qui peuvent être dissoutes dans l'eau, puis à les éliminer. L'utilisation de la méthode de traitement par trempage dans l'acide sulfurique peut éliminer tous les éléments toxiques des métaux alcalins et produire en même temps une sulfatation sur le catalyseur.
Le processus de régénération du catalyseur à base de vanadium consiste d'abord à utiliser la méthode de torréfaction pour nettoyer les dépôts de carbone à la surface du catalyseur qui a perdu son activité, et à sélectionner une taille de particule plus appropriée pour l'appariement, et à organiser efficacement la structure du tissu actif à la surface du catalyseur, et à utiliser l'imprégnation pour ajouter les composants actifs, puis à utiliser le tambour pour la déshydratation, le séchage, l'activation du séchage et d'autres traitements.
③ Régénération des catalyseurs à base de Co. Le prix du Co est relativement élevé et la technologie de régénération est plus compliquée. Pendant le fonctionnement du catalyseur à base de Co, le catalyseur perd son activité en raison de l'augmentation des dépôts de carbone à la surface du catalyseur. Pour ce type de catalyseur, l'activité du catalyseur peut être rétablie à un niveau normal grâce à la technologie in situ, mais pendant le processus de régénération, il est plus facile de modifier les performances du catalyseur.
En outre, avec l'augmentation de la température et de la hauteur du catalyseur d'hydrotraitement, les ions Mo2+ exposés augmentent et les ions Co2+ diminuent en conséquence. Le traitement de régénération est effectué à une température élevée supérieure à 400°C. La présence d'eau affectera la fonction du catalyseur dans une certaine mesure, et les performances de conversion et d'activation de l'hydrogénation seront réduites.
Six, plusieurs suggestions pour éviter la désactivation du catalyseur
- Renforcer l'analyse et la mise en œuvre des matières premières et analyser régulièrement la teneur en impuretés.
- Renforcer la gestion des matières premières, prêter attention à l'analyse du changement de réservoir, en particulier l'huile de traitement secondaire.
- Choisissez avec soin l'agent de désulfuration et l'agent de déchloration, choisissez le chrome et le molybdène, et essayez de ne pas choisir le zinc et le sodium.
- En fonction des caractéristiques de l'appareil, sélectionner raisonnablement le catalyseur.
- Renforcer la gestion des opérations et la formation du personnel, et améliorer la responsabilité des opérateurs.
- Élaborer des plans et des mesures en fonction des différentes causes de désactivation du catalyseur.
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