Oggi 90% dell'industria chimica contiene processi catalitici, che aumentano la velocità di reazione e la selettività nella produzione. Con l'aumento del tempo di produzione industriale, il catalizzatore si disattiva, con conseguente diminuzione della velocità della reazione catalitica. L'editore spiega come rigenerare l'attività del catalizzatore disattivato per produrre migliori benefici economici e ambientali.
La disattivazione del catalizzatore è un fenomeno per cui il tasso di conversione di una reazione catalitica condotta in condizioni di reazione costanti diminuisce con il tempo. Il processo di disattivazione del catalizzatore si divide in tre tipi: chimico, termico e meccanico.
- Inattivazione chimica
Causa risultato
L'area superficiale del coking si riduce, l'intasamento si riduce.
Contaminazione da metalli Riduzione dell'area superficiale e dell'attività catalitica
Adsorbimento dei veleni, riduzione del sito attivo
- Inattivazione termica
- Inattivazione meccanica
Causa risultato
Rottura delle particelle Canalizzazione e blocco del letto catalitico
Superficie ridotta
- Rigenerazione del catalizzatore
La regola generale della rigenerazione dei catalizzatori industriali è che ogni volta che vengono rigenerati, la loro attività sarà inferiore a quella originale. La temperatura di esercizio del catalizzatore rigenerato è significativamente più alta di quella precedente alla rigenerazione. Inoltre, è impossibile che il catalizzatore disattivato possa essere ripetuto frequentemente e all'infinito. Alla fine la rigenerazione dovrà essere sostituita.
- Rigenerazione dopo la disattivazione del coking (coking):
Durante l'uso del catalizzatore, il processo di riduzione dell'attività del catalizzatore è dovuto alla graduale formazione di depositi di carbonio sulla superficie.
La combustione del carbone (aria + vapore acqueo) è comunemente utilizzata nei catalizzatori industriali dopo la disattivazione dei depositi di coke.
Ossidando i depositi di carbonio nei pori del catalizzatore in monossido di carbonio e anidride carbonica, è possibile ripristinare l'attività catalitica.
Nel metodo di spurgo, i sottoprodotti organici della deposizione del carbonio, la polvere meccanica e le impurità non molto gravi bloccano i pori del catalizzatore o coprono i centri attivi della superficie del catalizzatore e possono essere rimossi con il metodo di spurgo in situ.
Questioni che richiedono attenzione durante la rigenerazione:
La temperatura e il tempo di rigenerazione sono ben regolati per evitare la sinterizzazione del catalizzatore; il ciclo di rigenerazione varia in base al tasso di accumulo del coking.
- Inattivazione e rigenerazione dell'inquinamento da metalli
Le fonti di inquinamento da metalli sono i composti metallici presenti nel petrolio grezzo o nel carbone direttamente liquefatto, i complessi porfirici metallici o i composti non porfirici, principalmente V, Ni, Fe, Cu, Ca, Mg, Na, K, ecc.
Prima della rigenerazione del catalizzatore
Dopo la rigenerazione del catalizzatore
Metodo di prevenzione: metodo chimico o di adsorbimento per rimuovere la porfirina nelle materie prime, aggiunta di additivi (composti di antimonio), formazione di leghe con impurità metalliche per passivarle.
- Inattivazione e rigenerazione degli avvelenamenti
Una piccola quantità di impurità presenti nel fluido a contatto con il catalizzatore viene adsorbita sull'attività del catalizzatore e l'attività del catalizzatore si riduce significativamente o addirittura scompare.
Gli avvelenamenti si dividono in: avvelenamenti reversibili, rinnovabili, temporanei;
Misure di prevenzione: rimuovere i veleni prima di entrare nella sezione di reazione.
- Rigenerazione dopo la disattivazione della sinterizzazione
La sinterizzazione del catalizzatore è un fenomeno in cui la dimensione dei cristalliti aumenta gradualmente o le particelle primarie crescono durante il processo di utilizzo.
Misure di prevenzione: selezione delle condizioni operative La temperatura di lavoro è inferiore alla temperatura di Tammann, di solito 0,5Tm. Selezione del vettore: Catalizzatore Ni/Cr2O3 struttura Ni/Cr2O3-Al2O3, con aggiunta di agente ausiliario (separatore).
Metodo di rigenerazione: Dopo che il metallo a grana grossa è stato ossidato dall'ossigeno, viene ridotto dall'H2.
Cinque, esempi di applicazione
Rigenerazione del catalizzatore di metalli preziosi:
La disattivazione dei catalizzatori di fluoruro ossidati al platino, solitamente utilizzati dalle compagnie petrolifere, è dovuta principalmente a un eccesso di carbonio sulla superficie del catalizzatore.
Soluzione: metodo di carbonizzazione a letto fluido, il catalizzatore viene bruciato avanti e indietro nell'aria naturale in un letto fluido per 3-4 volte, la temperatura cambia gradualmente da bassa ad alta, e la temperatura massima non supera i 450℃; metodo di carbonizzazione a letto fisso con azoto, fissato nella selezione Nel letto, l'azoto viene aggiunto all'aria, e le attività di carbonizzazione lenta e decoking vengono effettuate a una temperatura nell'intervallo 255-455°C.
② Le ricerche condotte negli Stati Uniti dimostrano che per i catalizzatori a contatto con l'ossigeno, i depositi di carbonio sulla superficie del catalizzatore vengono rimossi utilizzando il principio dell'ossidazione dell'ossigeno e si ricorre alla riduzione del gas.
③ Il catalizzatore di zeolite contenente metalli nobili presenta un eccesso di sedimenti carboniosi depositati sulla superficie. Il metodo comune per eliminare i veleni sulla superficie del catalizzatore consiste nel ridisperdere il metallo per garantire il ripristino dell'attività del catalizzatore.
④ Metodo di riattivazione del catalizzatore contenente zeolite avvelenata dallo zolfo: mettere a contatto il catalizzatore rigenerato con una soluzione acquosa di composto dell'acido di Bronsted e disperdere i metalli preziosi accumulati. In caso di trattamento acido, utilizzare il metodo di ossidazione per il trattamento al fine di migliorare il grado di dispersione dei metalli preziosi.
⑤ Rigenerazione del catalizzatore di metalli preziosi del vettore carbonio. Viene solitamente utilizzato nel processo di aggiunta del blu all'acido acetico e all'ossigeno per sintetizzare l'acetato di vinile. Il metodo di trattamento generale prevede il lavaggio con soda e il lavaggio multiplo. Il metodo di lavaggio multiplo consiste nel lavare il catalizzatore sotto acqua calda a 260-300℃. Dopo il lavaggio con soda diluita, il catalizzatore e la concentrazione devono essere 13%. Il contatto con la liscivia -30%, mantenendo la temperatura nell'intervallo 3-100℃, e il tempo di contatto è di 1-10 ore. In questo modo non solo il catalizzatore viene completamente riportato al suo livello originale, ma si prolunga anche la sua durata di vita.
Rigenerazione dei catalizzatori di metalli non preziosi:
① Avvelenamento da Ca, aumentare la quantità di catalizzatore sostitutivo, migliorare l'effetto della desalinizzazione elettrica a pressione normale, iniettare un agente decalcificante e utilizzare un demulsionante solubile in olio;
V, aumentare la quantità di sostituzione del catalizzatore, sostituirlo con un migliore agente di bilanciamento o con un agente di separazione magnetica e utilizzare passivatori bimetallici Ni e V;
I catalizzatori della serie Ni sono rigenerati. Nella fase iniziale del trattamento di rigenerazione, questo tipo di catalizzatore ha bisogno di pulire le sostanze solfidate del catalizzatore prima che il reattore venga bruciato, e deve anche utilizzare il tubo del forno di riscaldamento per il trattamento di decoking. La disoleazione del catalizzatore viene sostituita principalmente da olio chiaro. Come affrontarlo.
In secondo luogo, la tecnologia di rigenerazione vapore acqueo-aria. Questo tipo di tecnologia di rigenerazione è relativamente semplice, il gas di scarico prodotto non ha alcun effetto sulle apparecchiature a valle e il grado di inquinamento è basso.
② Rigenerazione del catalizzatore di vanadio. Il meccanismo di rigenerazione dei catalizzatori a base di vanadio consiste principalmente nell'utilizzare l'ammollo in acqua deionizzata per dissolvere direttamente le sostanze tossiche che possono essere disciolte in acqua e quindi lavarle via. L'uso del metodo di trattamento con acido solforico può eliminare tutti gli elementi di avvelenamento dei metalli alcalini e allo stesso tempo produrre solfatazione sul catalizzatore.
Il processo di rigenerazione del catalizzatore a base di vanadio consiste nell'utilizzare innanzitutto il metodo di tostatura per pulire i depositi di carbonio sulla superficie del catalizzatore che ha perso la sua attività, e selezionare una dimensione delle particelle più appropriata per l'abbinamento, e organizzare efficacemente la struttura del tessuto attivo sulla superficie del catalizzatore, e utilizzare l'impregnazione per aggiungere i componenti attivi, e quindi utilizzare il tamburo per la disidratazione, l'essiccazione, l'attivazione dell'essiccazione e altri trattamenti.
③ Rigenerazione dei catalizzatori a base di Co. Il prezzo del Co è relativamente alto e la tecnologia di rigenerazione è più complicata. Durante il funzionamento del catalizzatore a base di Co, il catalizzatore perde la sua attività a causa dell'aumento dei depositi di carbonio sulla superficie del catalizzatore. Per questo tipo di catalizzatore, l'attività del catalizzatore può essere riportata a un livello normale attraverso la tecnologia in-situ, ma durante il processo di rigenerazione è più facile che le prestazioni del catalizzatore cambino.
Inoltre, con l'aumento della temperatura e dell'altezza del catalizzatore di idrotrattamento, gli ioni Mo2+ esposti aumentano e il Co2+ diminuisce di conseguenza. Il trattamento di rigenerazione viene effettuato a una temperatura elevata, superiore a 400°C. La presenza di acqua influisce in una certa misura sul funzionamento del catalizzatore, riducendo le prestazioni di conversione e attivazione dell'idrogenazione.
Sei, diversi suggerimenti per prevenire la disattivazione del catalizzatore
- Rafforzare l'analisi e l'implementazione delle materie prime e analizzare regolarmente il contenuto di impurità.
- Rafforzare la gestione delle materie prime, prestare attenzione all'analisi del cambio dei serbatoi, in particolare dell'olio di seconda lavorazione.
- Scegliere con cura l'agente di desolforazione e l'agente di declorazione, scegliere il cromo molibdeno e cercare di non scegliere lo zinco e il sodio.
- In base alle caratteristiche del dispositivo, selezionare il catalizzatore in modo adeguato.
- Rafforzare la gestione delle operazioni e la formazione del personale e migliorare la responsabilità degli operatori.
- Sviluppare piani e misure corrispondenti in base alle diverse cause di disattivazione del catalizzatore.
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