工業催化劑再生技術及研究進展

韓秀枝

摘 要：隨著工業的不斷發展，工業催化劑的應用領域越來越廣闊，尤其是在石油煉制、化學工業、環境保護等有關行業中的應用比較廣泛。同時工業的發展也對工業催化劑提出了更高的要求，在當今節能環保的時代主題背景下，急需適應原料變化、有利于提高效率、節約能源的催化劑。因此，工業催化劑的再生技術逐漸受到人們重視。文章就不同種類的工業催化劑的再生情況進行細致的分析，并對其再生技術的進展進行探討，以便促進工業催化劑再生技術的發展，為工業生產提供技術支持。

關鍵詞：工業催化劑；再生技術；研究進展

引言

工業催化劑產品的質量直接影響到使用工業催化劑的化工生產過程的效率。對工業催化劑進行再生技術加工，能夠有效的去除催化劑表面上的毒物和雜質，有利于確保工業生產的安全性，提高工業生產的效率[1]。

1 不同種類的工業催化劑再生

1.1 貴金屬催化劑再生

貴金屬催化劑的種類又分為以下幾種。

其一，鉑-氧化鋁催化劑的再生。在部分石油化工公司使用的這類催化劑主要因為催化劑表面積碳過多，從而導致催化劑的活性消失。通常情況下，具有兩種方法可以有效的解決這類問題，一種是流動床燒炭法，主要是將催化劑在流動床自然空氣中來回燒炭3-4次，溫度逐漸由低到高，最高溫度不應超過450℃。另一種方法是氮氣固定床燒炭法，在選擇的固定床中，將氮氣加入到空氣中，并在溫度為255-455攝氏度的范圍下進行緩慢的燒炭除焦活動[2]。這兩種脫碳的方法，具有較好的效果，但在其他性能相同的情況下，流動床燒炭除焦比表面積下降范圍較大。另外，相關研究者制定出了針對重整工業催化劑的再生技術，這種再生技術主要是在比較高的溫度下，將失去活性的催化劑和氣態類型的氯、氟等其他鹵素相互接觸，從而使得催化劑活性恢復正常。這種方法在再生技術中使用了鹵素物質，需要一定的保護措施，再生成本較高。美國相關研究者制定出了另一種含有氧氣接觸的催化劑，其主要是通過運用氧氣的氧化原理，對催化劑表面的積碳進行清除處理，在使用還原氣體還原。這種方法比較適合在二氧化硫存在，并且硫化已經老化的催化劑中使用，通過氧化原理將催化劑表面的碳物質進行清除，在使用氫氣還原催化劑進行再生處理。

其二，含貴金屬沸石催化劑再生。含貴金屬沸石催化劑主要是因為在催化劑的表面沉積過多的碳質沉渣，從而使得催化劑的活性性能失效，在這種催化劑中由于該因素引起的失活現象比較普遍[3]。尤其是在石油煉制的過程，使用的韓貴金屬的催化劑容易出現失活的現象。通常在焙燒或氧化再生該類催化劑的時候，容易發生金屬遷移和聚集的現象，極大的降低了催化劑的活性。因此，在常用方法消除催化劑表面毒物之后，還需要對金屬進行再分散處理，確保催化劑的活性得到恢復。美國相關研究者研究出一種受硫中毒的含沸石催化劑再活化的方法，這種方法主要是將再生的催化劑和布朗斯臺德酸化合物的水溶液接觸，將聚集的貴金屬分散處理后，如果進行了酸處理，就使用氧化法進行處理，以便提高貴金屬的分散度。

其三，炭載體貴金屬催化劑再生。通常在醋酸、氧合成醋酸乙烯酯等加氫的過程中，將貴金屬附加在活性炭上作為催化劑，但隨著催化劑使用的時間逐漸延長，催化劑的活性就會慢慢下降直到消失。這種催化劑的一些通用的處理方法是使用堿液洗滌和多次洗滌，其中多次洗滌的方法是在260-300℃的熱水下洗滌催化劑，再用5%-8%的稀氫氧化鈉溶液洗滌。根據相關的研究者觀點分析，當使用稀堿液洗滌后，還需要將催化劑和濃度為13%-30%的堿液接觸，溫度保持在3-100℃的范圍內，接觸時間為1-10個小時[4]。由此可以看出，通過使用濃度較高的堿液再生技術，可以將催化劑的活性完全恢復到正常水平，還能夠延長催化劑的使用壽命。

1.2 非貴金屬催化劑再生

其一，Ni系列催化劑再生。首先，再生前的處理情況。這類催化劑在再生處理前期需要在反應器燒焦前，對催化劑的硫化物質進行清理，還需要使用加熱爐管的方式進行除焦處理，催化劑脫油主要是使用清油置換的方式處理的。其次，水蒸汽-空氣再生技術。這種再生技術操作方法比較簡便，產生的尾氣對下游裝置沒有影響，但缺點是耗能較大，尾氣直接排入大氣中，對環境具有嚴重的污染。最后，氮氣-空氣燒焦再生技術。這種方法能源消耗比較低，對環境的污染程度較低，但氮氣的價格比較高，供應量比較有限，所以需要使用氣體循環流程進行處理[5]。

其二，釩系催化劑再生。釩系催化劑再生機理主要是使用去離子水浸泡直接將能溶于水的中毒物質溶解后洗去，使用硫酸浸泡處理方法可以將全部的堿金屬中毒元素消除，同時對催化劑產生硫酸化作用。釩系催化劑的再生過程是先將失去活性的催化劑使用焙燒的方式將表面的積碳清干凈，并選取比較合適的粒度進行匹配，并對催化劑表面的活性組織結構進行有效地整理，使用浸漬補加法進行活性組分，然后使用滾筒進行脫水、干燥、烘干、活化等處理。

其三，Co系催化劑再生。Co系催化劑再生技術一直是人們關注的重點，其原因主要是Co價格比較高，再生技術較復雜。Co系催化劑在操作過程中，由于催化劑表層積碳比較多，從而造成催化劑失去活性。針對這類的催化劑可以通過再生技術將催化劑的活性恢復到正常水平，但在再生處理的過程中，比較容易引起催化劑的性能發生變化。另外，加氫處理的催化劑會隨著溫度的升高，其所暴露的Mo2+離子就會隨之增加，而Co2+就會相應的減少。在400℃以上的高溫中進行再生處理，其中水的存在，會對催化劑的功能產生一定的影響，其中加氫轉化和加氫活化性能就會有所下降。

2 工業催化劑再生技術的進展

目前，工業催化劑的再生技術主要朝著兩個方面發展，一是從廣度的角度來看，工業催化劑逐漸朝著多系列、多類型的方向發展，在工業新催化劑的再生技術發展方面，其發展范圍和前景也比較廣闊。從深度角度出發，工業催化劑再生技術不僅可以氧化除焦，還可以去處催化劑表面過多的沉積物和雜物等物質，還能夠進一步消除其他類型的雜物。在未來的發展中，隨著對工業催化劑再生技術的不斷了解和認識，其再生技術主要是以表面重組和表面更新為發展目的，并會得到快速的發展。

3 結束語

文章通過對各種類型的工業催化劑的再生技術進行分析研究，并對催化劑再生技術的進展進行探討，在未來的發展中，隨著科學技術的不斷發展，可以將各種技術引進工業催化劑的再生過程中，努力創新出新型的催化劑再生技術。根據當今時代的發展需求，提高催化劑的活性，降低能源消耗，減少對環境的污染，提高工業生產的效率，是工業催化劑再生技術發展的目標，最終達到提高工業生產的社會效益和經濟效益的效果。

參考文獻

[1]熊大方，張洪梅.R/C催化劑失活原因的熱分析和原子吸收分析[J].揚子石油化工，2010，19（10）：101-102.

[2]高巖.選擇性催化還原蜂窩狀催化劑工業試驗研究[J].中國電機工程學報，2011，31（35）：21-28.

[3]沈伯雄，楊婷婷.選擇性催化還原脫氮催化劑的再生及其應用評述[J].化工進展，2011，27（1）：64-68.

[4]徐曉亮，黃麗娜.SCR脫硝催化劑循環再利用的研究進展[J].綠色科技，2011，12（6）：12-13.

[5]王靜，劉亭.釩鈦基SCR催化劑中毒及再生研究進展[J].環境科學與技術，2010，33（9）：97-101.