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（1）用所含元素的原子比表示

      如輕油水蒸氣轉化制氫用催化劑中所含元素的原子比為：Ni:Mg:Al=1:7:2，有時也寫成NiMg7Al2。

（2）用氧化物的摩爾比或質量比表示

      如加氫脫硫用的鈷鉬催化劑，含MoO315％，CoO3％，K2O0.6%,  Al2O381.4% 。將這種質量比分別除以各組分的相對分子質量，即可得到各氧化物的摩爾比。

 

MoO3， CoO ，K2O ， Al2O3。

質量比／％	15	3	0.6	81.4
相對分子質量	143.9	74.9	94.2	102
摩爾比	0.104	0.04	0.006	0.798

      如換算成元素的原子比，即為：

        M0:C0:K:Al=0.104:0.04:0.012:1.596

        以Co為1換算時，就得到Mo2.6CoK0.3Al39.9。

    由于負載型催化劑中載體所占比例很大，為了精確表示組分的比例，有時采用混合表示方法。如丙烯氨氧化制丙烯腈用的多組分催化劑P0.5M012BiFe3Ni25Co4.5K0.107O56,SiO2含量為50％，這表示化劑中載體SiO2 占總質量的50％，在其他50％的負載組分中各組分以原子比表示。

催化劑的壽命試驗

      在工業(yè)催化劑研制中，催化劑的壽命往往是一個突出的問題。因為，催化劑的活性及選擇性通常可以通過實驗室評價反應器，在較短的時間內作出精確的評價。而要達到一定的壽命指標，在實驗室需要進行大量而又細致的反復試驗，有時還需在模型試驗裝置或中試裝置上，模擬工業(yè)反應器的條件進行長時間的考核。因此，催化劑的壽命試驗是一種耗費人力、物力及時間的工作，如何加速催化劑的壽命試驗也是催化研究者十分關心的課題。

      所謂催化劑壽命是指催化劑耐用的時間。催化劑在使用過程中由于熱和其他物質的作用，其化學組成及孔結構漸起變化，催化劑的活性點及催化性能由此而發(fā)生劣化。

     對于工業(yè)催化劑而言，其“耐用”的含義也是相對的，受技術經(jīng)濟指標的制約。通常隨著催化劑活性及選擇性等的劣化，反應原料單耗增加，產(chǎn)品中不純物增多，催化劑粉化則使反應床層壓力增高，這樣必然會相應提高產(chǎn)品精制及動力消耗等費用。因此，催化劑的劣化會導致原料費用及操作費用都加大。如果費用上升部分大于或等于更換催化劑的價格和所需費用，則催化劑達到了耐用的終期。

      如前所述，催化劑的壽命曲線可分為初始高活性期、穩(wěn)定期及衰化期等三個階段。因此，催化劑壽命考察的基本原則是，先從了解催化劑在使用過程中引起劣化的因素著手，即先考察清楚影響催化劑壽命的主要原因，然后再尋求相應的對策，以達到延緩劣化、延長使用壽命的目的。

一般情況下，催化劑的壽命試驗要經(jīng)歷以下兩個階段。

1．實驗室壽命試驗階段

      在這一階段的考察內容主要包括以下幾個方面：

     ①將經(jīng)反應一定時間后的催化劑與新鮮催化劑進行仔細對比，考察催化劑在外觀形態(tài)比表面積、孔徑分布、化學組成、表面積炭等方面的變化。利用電子顯微鏡、X光衍射儀電子能譜等近代分析技術進行各種測定，仔細研究催化劑上所發(fā)生的各種變化，在綜合對比分析基礎上，判斷催化劑發(fā)生劣化的原因。

     ②根據(jù)不同的劣化原因，采取相應的調整手段，如去除混人反應物中的毒物、采用緩和的工藝反應條件、改進反應器傳熱方式、改進催化劑制備方法、改變催化劑化學組成及孔結構、比表面積等，以使催化劑具有優(yōu)良的抗劣化性能。

     ③找出發(fā)生劣化最主要工藝條件（包括再生條件），并在此條件下進行長時間（如數(shù)十至數(shù)百小時）的壽命考察，制作該催化劑的壽命曲線。

上述考察內容不是絕對的，因為真正尋找出某一種催化劑劣化原因及防止對策是十分困難的工作。有時找出一些原因，但又不是所有影響因素，所以實驗室評價或考察往往是一個反復實踐的試驗過程，應根據(jù)具體情況仔細分析，直至制得合乎目標要求的催化劑。

2．模型試驗或中試裝置壽命試驗階段

     通常，在實驗室條件下取得的壽命數(shù)據(jù)用以預測工業(yè)催化劑壽命時，其精度是不夠高的，因而再在模型試驗裝置或中間試驗裝置上，模擬工業(yè)操作條件下進行長時間的壽命考察更能確保催化劑開發(fā)的成功性，特別對新開發(fā)的催化劑更應如此。但有些催化劑，只要實驗室工作做得十分充分，不經(jīng)模型試驗或中間試驗考察，也可以成功地應用于工業(yè)反應器上。

3．壽命加速試驗法

     如上所述，如何縮短實驗室壽命考察時間，又不影響催化劑篩選質量是催化劑開發(fā)的一個重要課題。正因如此，壽命加速試驗法已成為篩選催化劑壽命指標的一項有效手段。

所謂壽命加速試驗法的實質是：在分析判斷催化劑劣化原因的基礎上，找出影響催化劑壽命的主要因素，對其進行強化以加速劣化作用的進程，從而縮短催化劑壽命試驗的時間。由于不同反應過程和不同類型的催化劑其劣化原因及機理有所不同，其壽命加速試驗法也有所不同。下面介紹流化催化裂化用沸石分子篩催化劑的壽命加速試驗法。

     流化催化裂化的工藝原理是在催化劑作用下，使重質油發(fā)生分解、異構化、氫轉移和芳構化反應，生成對汽油和柴油質量提高有利的烴類結構。催化裂化所用催化劑主要有天然白土催化劑、全合成硅酸鋁催化劑、半合成硅酸鋁催化劑及分子篩催化劑等。特別是分子篩催化劑目前已占主流地位，品種及數(shù)量都在逐年增加。

    由于分子篩催化劑的復雜結構，使得在實驗室中評價其使用壽命時存在一些困難，其原因有：①在固定的加熱通蒸汽條件下，分子篩催化劑中各組成部分的失活速度是不同的；②催化劑某一組分所要求的特性對于另一種組成可能就不需要；③與不含助催化劑的催化劑相比較，分子篩催化劑更易產(chǎn)生積炭。

     但對分子篩催化劑的形態(tài)結構及物化性質作細致分析，它也具有以下特性：①分子篩的穩(wěn)定性取決于硅鋁比、陽離子交換的性質和程度、殘留的鈉含量等；②具有嚴格的、排列整齊的沸石結構，比相應的無定形催化劑可容許有更高的鈉含量；③分子篩催化劑的活性與烴分子可以進入的分子篩含量有關，而與基質無關；④使用722℃以上的蒸汽可引起催化劑嚴重失活；⑤催化劑在888℃左右時，分子篩結構發(fā)生破壞。根據(jù)以上特性分析，只有控制適宜的條件，在實驗室所進行的催化劑失活試驗可用于重現(xiàn)工業(yè)上失活達到平衡的催化劑的一些性質。

    催化劑壽命加速試驗法采用蒸汽加熱強化加速劣化方法，即在完全模擬工業(yè)規(guī)模催化化反應器操作條件下，在一個簡單的固定流化床反應器中進行實驗室壽命加速試驗。為了擬一個達到平衡活性的工業(yè)催化劑，實驗時必須十分嚴格地控制溫度、壓力及蒸汽量，其中溫度是決定性的控制參數(shù)，表2-14示出了分子催化劑(XZ-25)在844℃及常壓下用蒸汽(20%)進行加速劣化試驗所得結果與工業(yè)催化劑失活時操作數(shù)據(jù)的比較。從表中可以看出兩者的比表面積、孔容、相對結晶度及積炭值等數(shù)據(jù)都十分接近。表明用實驗至蒸汽失活方法來預測分子篩催化劑 X-25 的工業(yè)劣化性能是可靠的。

     又如烴類水蒸氣轉化用 Ni催化劑篩選時，系根據(jù)反應機理來設計壽命加速試驗法的。在烴類水蒸氣轉化制合成氣的工藝中，氣態(tài)烴一般包括天然氣、油田伴生氣及煉廠尾氣等:液態(tài)烴通常為含有幾十種不同的單體烴類，通常采用干點小于220℃的石腦油餾分，其組成可用CH來表示。液態(tài)烴在一段爐內水蒸氣轉化的反應可用下式表示:

 

     轉化反應中生成的 CO 會進一步與水蒸氣進行水煤氣變換反應，同時生成氫氣，即:

 

      目前，工業(yè)裝置使用的烴類水蒸氣轉化催化劑均為Ni催化劑，其化鎳含量一般為10%~25%。考察反應過程中Ni催化劑的結焦現(xiàn)象時，發(fā)現(xiàn)烴類首先吸附在Ni表面上并發(fā)生離解，生成碳原子或含碳原子團，它們可能留在催化劑表面上而將活性點包埋，從而導致催化劑劣化。而烴離解吸附在催化劑上的形態(tài)為CH，CH，與HO作用生成COCH,也可能發(fā)生自聚而形成炭質，即:

      經(jīng)考察后認為，催化劑上烴的中間生成物CH，的結構對催化劑的活性及壽命有極大響、即CH、中的*值越小，碳-鎳結合力越強，反應活性越低，越容易結炭;反之，則活性高，不易發(fā)生結炭。因此就可根據(jù)CH,中的x值大小來進行壽命加速試驗，這時的鍵問題是如何確定CH,中的x值。根據(jù)i催化劑上在有H,存在時烴類所發(fā)生的反應機理；

     因此，采用下述方法:即催化劑先吸附烴，然后抽去氣體中殘余的烴，再引人重氫分子(D)，催化劑上的CH,就與D反應生成甲烷，由生成甲烷中D的分布則可確定催化劑CH 的x值。

     以上簡要介紹二例催化劑壽命加速試驗法，但應指出，任何機構對催化劑的開發(fā)研究及制備過程都是極為保密的，而催化劑壽命試驗，特別是壽命加速試驗方法往往屬于催化劑開發(fā)機構極為重要的技術秘密范圍。因此，在開發(fā)研制催化劑時，應該有意識地積累有關催化劑壽命的研制經(jīng)驗和實測數(shù)據(jù)，仔細對實驗室研究階段反應前后的催化劑多進行一些剖析對比，尋找催化劑產(chǎn)生劣化的原因，并結合與工業(yè)實際的壽命結果對比聯(lián)系，找出兩者的相關性，為定性或定量地預測催化劑壽命創(chuàng)造條件，縮短催化劑壽命評價時間。

產(chǎn)品介紹

 

產(chǎn)品詳情：

SSC-CTR900 催化高溫反應儀適用于常規(guī)高溫高壓催化反應、光熱協(xié)同化、催化劑的評價及篩選、可做光催化的反應動力學、反應歷程等方面的研究。主要應用到高溫高壓光熱催化反應，光熱協(xié)同催化，具體可用于半導體材料的合成燒結、催化劑材料的制備、催化劑材料的活性評價、光解水制氫、光解水制氧、二氧化碳還原、氣相光催化、甲醛乙醛氣體的光催化降解、苯系物的降解分析、VOCs、NOx、SOx、固氮等領域。實現(xiàn)氣固液多相體系催化反應，氣固高溫高壓的催化反應，滿足大多數(shù)催化劑的評價需求。

產(chǎn)品優(yōu)勢：

SSC-CTR900催化高溫反應儀的優(yōu)勢特點

1)高溫高壓催化反應儀可實現(xiàn)催化高溫<900℃C高壓<10MPa反應實驗

2)紫外、可見、紅外等光源照射到催化劑材料的表面，實現(xiàn)光熱協(xié)同和光誘導催化;

3)光熱催化反應器采用高透光石英玻璃管，也可以采用高壓反應管，兼容≤30mm 反應管;

4)可以實現(xiàn)氣氛保護、抽取真空、PECVD、多種氣體流量控制等功能;

5)可以外接鼓泡配氣、背壓閥、氣液分離器、氣相色譜等，實現(xiàn)各種功能的擴展;

6) 采取模塊化設計，可以實現(xiàn)光源、高溫反應爐、高溫石英反應器、高真空、固定床反應、

光熱反應等匹配使用;

7) 高溫高壓催化反應儀，小的占地面積，可多功能靈活，即買即用。