5.5催化剂的失活

一、本次课主要内容

流体与催化剂外表面间的传质和传热、催化剂的失活现象、催化剂的失活反应动力学、工业上处理失活问题的方法。

二、教学目的与要求

掌握流体与催化剂外表面间的传质和传热、了解催化剂的失活反应动力学。

三、教学重点难点

1、流体与催化剂外表面间的传质和传热。

2、催化剂的失活现象。

四、教学方法和手段

课堂讲授、提问、讨论；使用多媒体教学方式。

五、作业与习题布置

书后习题第7、8题

5.4流体与催化剂外表面间的传质和传热(下)

二、传热

与传质相仿，层流边界层的存在，使进行有热效应的反应时气流主体与催化剂颗粒外表面存在温度差。因而，必然存在热量传递。

牛顿冷却定律：

• 给热系数的计算：

• 外扩散过程对表面温度的影响

5.5催化剂的失活

催化剂使用一段时间后，活性将下降。

活性下降的原因分三类：

• 结构变化－－烧结、粉化、活性组分晶粒长大等。

• 物理失活－－结碳、粉尘、惰性组分吸附等。

• 化学中毒－－原料中的有害物质与催化剂活性组分发生反应，永久性结合。

一、 失活动力学

1、 均匀中毒模型

假设有毒物质的吸附比扩散慢得多，颗粒内表面各处均匀缓慢失活。

2、 壳层渐进中毒模型

认为中毒吸附速率较快，催化剂外层首先中毒失活，逐渐向内推进。

推导过程见：陈甘棠《化学反应工程》

无论如何，中毒较反应要慢得多。

二、解决失活问题的方法

• 1、改进催化剂－－加强耐高温、抗毒性。

• 2、采用“  中期活性”设计反应器－－反应器设计时打出充分的余量。

• 3、严格控制操作条件－－控制原料气中毒物的含量及反应温度等。

• 4、优化操作，弥补活性下降－－催化剂活性下降后，采用例如升温等方法弥补。

教学后记：