浅析高变催化剂及使用寿命的延长

浅析高变催化剂及使用寿命的延长

陈开喜

中石油云南石化有限公司

摘要：为延长高变催化剂的使用寿命，本文对高变催化剂及使用寿命的延长进行研究。研究中，分析高变催化剂的质量、应用方法，分析其寿命的影响因素，再提出相应的使用寿命延长方法。经研究发现，采用科学、可行的方法提升高变催化剂的使用寿命，不仅能增强其性能，还能降低生产成本，有助于提高工业企业的经济效益、社会效益以及生态效益。

关键词：高变催化剂；使用寿命；延长方法

引言：合成氨的生产需要使用很多催化剂，而以往采用的催化剂因活性降低严重影响其使用寿命，如高温变换催化剂（高变催化剂），因其强度不足，阻力增加，不得不更换催化剂。基于合成氨生产装置，尽管不同企业的具体情况不同，使用年限在9个月至4年间，但因使用期间阻力增大，不得不停车更换还未达到寿命终点的催化剂。在此背景下，工业企业应积极寻求有效方法延长高变催化剂的使用寿命，以免造成资源的浪费并增加企业的生产成本。

1、高变催化剂的质量

高变催化剂以铁系催化剂为主，主要由粉末压片制造形成。对于此类催化剂，粒度尺寸、成分、强度等均为主要的产品标准指标，尽管大部分企业比较看重催化剂的强度指标，尤其是还原后的强度，但其仅代表高变催化剂的平均强度，粒间强度的差异相对较大，使用时很容易出现强度较小的先粉碎，甚至形成不良循环。而为提高催化剂的强度，往往增加其堆比重，致使催化剂的装填总重升高，在此情况下，一些强度相对较低的催化剂受到强大压强的作用，会先粉碎并增加阻力[1]。对此，要想提升高变催化剂的整体质量，应先转变思想，结合情况不断优化产品标准，尤其增设颗粒间的强度差标准，也可改变产品的售价。伴随我国工业行业的发展，探寻新型催化剂并提升产品的强度、抗冲击能力是主要发展目标，可以通过降低粒间的强度差、提升产品的均匀度或优化成片机等方式来实现。生产企业也可使用铜系催化剂来替代铁系催化剂。

2、高变催化剂的应用方法

通常情况下，催化剂的使用寿命和应用方法紧密相关，当前我国生产的催化剂的使用寿命差异明显，相关部门及企业应进一步交流、探索，以提高催化剂的使用寿命。结合某企业生产车间的高变催化剂使用情况，具体见表1。可以发现生产阻力的增加和部分催化剂先粉碎有很大的关联，受到催化剂粉碎的影响，气体出现偏流情况，致使催化剂粉碎越发严重，并造成恶性循环。

表1某企业生产车间的高变催化剂应用情况

2.1催化剂粉碎原因

生产应用中，催化剂之所以粉碎，主要和以下几点相关：（1）催化剂的整体强度不均，装填环节强度相对较小的催化剂先粉碎。（2）其堆比重相对较大，使用环节受负荷变化的影响，导致位于底部的催化剂受压粉碎。（3）生产车间出现故障停车，因操作压力骤降，在内外压差的作用下部分催化剂粉碎。（4）受其他因素影响致使催化剂反复发生氧化还原反应，随着其晶体、结构等的改变，催化剂的强度降低，致使催化剂粉碎。基于这一现状，在生产应用高变催化剂时，企业应适当优化操作方法，减少催化剂粉碎的可能，以实现延长催化剂的使用寿命。

2.2催化剂使用的注意事项

生产阶段，不论是运输催化剂还是装填催化剂，均应避免碰撞问题，将质量不佳，如有破损或杂质的催化剂去除，确保装填的均匀性，有助于延长催化剂的使用寿命。还原操作中，确保温度处于最高限值，有助于催化剂的分层还原，也可避免反复氧化还原的发生。开车环节，基于床层温度、原料气中水汽分压来管控操作压力，以免达到冷凝温度[2]。如果生产环节需要借助碎冷水来控制进口温度，不论何时都应关注碎冷水量，确保进口温度符合生产要求，避免出现冷凝水。若停车时间偏长，还应采用采取相应措施，如及时置换残余气体、提升纯度、确保间断充氮等。

3、高变催化剂使用寿命的影响因素及延长方法

3.1使用寿命的影响因素

综上情况，高变催化剂的使用寿命易受很多因素的影响。展开分析，催化剂的使用寿命和原料成分、性质有关；操作温度及相关条件也会影响催化剂的活性，如果操作不合理或者温度相对较高，很可能使催化剂失活并缩减其使用寿命；如果催化剂中有杂质或者中毒物质，容易占据催化剂的活性位点，导致催化效率大幅降低；生产过程中的磨损、破碎等问题也会减小催化剂的表面积，使其使用寿命缩减。

3.2使用寿命的延长方法

工业生产中，选用活性和稳定性较高的催化剂是延长高变催化剂使用寿命的有效方法，生产企业还应结合自身情况不断优化操作条件，比如严格管控反应温度、操作压力等，可以减少催化剂的失活。同时，做好催化剂的预处理工作，其中包括还原、活化等流程，可以提升其初始活性，再进一步控制原料杂质，采用高效净化手段去除其中的有害物质，能防止催化剂中毒。此外，企业还应做好热量的管控，以免局部过热致使催化剂结构受到破坏。如果生产过程中催化剂的活性下降，可以借助再生技术恢复催化剂的性能，再定期维护、检测其活性、结构等，也能确保生产工作稳定、有效地进行

[3]。生产中还要注重对催化剂的保护、储存，不可出现受潮或温度偏高的情况，只有做好上述工作，才能更好地延长催化剂的使用寿命并为工业生产奠定基础。

结束语：

总而言之，作为工业生产的核心物质，高变催化剂的使用寿命、性能均影响着生产的质量和效果，而高变催化剂在使用中易受很多因素的影响，并出现使用寿命降低的问题。为进一步提高其使用寿命，本文分析了高变催化剂的应用方法，了解延长其使用寿命的对策，这不仅有利于提高催化剂的整体性能，还能缩减工业企业的生产成本。日后，我国应加大对延长高变催化剂使用寿命的研究，以更好地为工业生产提供服务。

参考文献：

[1] 王爱民. 高变催化剂使用寿命影响因素及典型失活案例分析[J]. 中氮肥,2024(2):27-30.

[2] 黄冕. 白油加氢催化剂长周期运行总结及使用寿命预测[J]. 生物化工,2023,9(2):61-64.

[3] 李娜,聂红,于博,等. 催化剂制备过程及使用寿命对喷气燃料生产工艺碳排放的影响[J]. 石油炼制与化工,2023,54(9):105-113.