定义
催化剂在使用中会因各种因素而失去活性,其中重要的一个因素就是中毒。
催化剂中毒的原因有几种可能,原料中所含的少量杂质,或是温度过高,或是强吸附(多为化学吸附)在活性中心上,或是与活性中心起化学作用,变为别的物质,都能使活性中心中毒.另外,反应产物中也可能有这样的毒物;在催化剂的制备过程中,载体内所含的杂质与活性组分相互作用,也可能毒化活性中心。
应用
毒物是各式各样的,对同一催化剂,只有联系到它所催化的反应,才能清楚地指明什么物质是毒物.也就是说,毒物不仅针对催化剂,而且是针对这个催化剂所催化的反应来说的。催化剂在活性稳定期间往往会因接触少量杂质而使活性显著下降,这种现象称为催化剂中毒。使催化剂丧失催化作用的物质,称为催化剂的毒物。若消除中毒因素后,活性仍能恢复,称为暂时性中毒,否则称为永久性中毒。
一些催化剂在一些反应中的毒物,其中有些是暂时性毒物,有些是永久性毒物。例如合成氨中用的铁系催化剂,水和氧是毒物,当这种中毒现象发生时,可以用还原或加热的方法,使催化剂重新活化,这种中毒是暂时性中毒,或称可逆中毒;而硫或磷的化合物对于这个催化剂和这个反应也是毒物,当由它们引起中毒时,催化剂就很难重新活化,这是永久性中毒,或称不可逆中毒。后面一种中毒,是可以防止的。
再如石油化工行业中的催化重整、催化加氢都要使用催化剂(如Pt、Ni等),而原料油品中往往含有微量硫、氮化合物会使催化剂中毒,给炼化过程带来很大影响;同时,重整、加氢使用的催化剂较为昂贵,也会造成一定的经济损失,因此对油品进行脱硫、脱氮等处理十分重要。
中毒不仅影响催化剂的活性,造成催化剂的活性下降,也影响催化剂的选择性。中毒是在化工生产中使用催化剂时经常遇到的实际问题,但我们了解得还不十分清楚。至于怎样防止中毒和解毒,要通过实践来加以解决。
中毒原因
原因之一:“阳离子”中毒
1、阳离子的组成:C4原料中的金属离子和碱性氮化物、氨气和有机胺。
2、阳离子的来源:
①上游原料水洗不彻底而带来的钠离子、钙离子;
②设备管道或阀门所产生的可溶性的铁离子、铬离子;
④C4中的氨、甲胺等碱性化合物也属于阳离子的范畴。
3、中毒原理和形式:这些阳离子和催化剂中的SO3OH产生离子交换而使催化剂“中毒”。反应式如下:SO3OH+M+(Na+、Ca2+、Fe3+、Cr4+、Al4+、NH4+、CH3NH2+……)
中毒形式:“一层一层”地中毒,即:先接触物料的先中毒,后接触物料暂不中毒。
原因之二:可水解的腈类和酰胺类物质中毒
①在催化裂化中,C4、C5原料通常含有乙腈、丙腈。
②蒸气裂解C4料原中,偶尔会带有上游的丁二烯之抽提用的DMF.
原因之三:新型水处理药剂催化剂孔道堵塞,使催化剂失活。
原因之四:催化基团脱落,使催化剂失活。
新型水处理药剂催化剂最高耐温120℃,但长时间在此温度下运行,催化剂的磺化基团会从结构骨架上脱落下来,而流入液相中,从而造成催化剂失活。