Unter Katalysatordesaktivierung versteht man ein Phänomen, bei dem die katalytische Aktivität und Selektivität von Katalysatoren aufgrund von Verunreinigungen im System und in den Betriebsbedingungen erheblich verringert wird oder vollständig verloren geht. Stoffe, die eine Desaktivierung auslösen, werden zusammenfassend als Katalysatorgifte bezeichnet, die hauptsächlich aus Verunreinigungen in Rohstoffen, intrinsischen Verunreinigungen von Katalysatoren, Reaktionsprodukten und Nebenprodukten entstehen.
1.Hauptarten der Katalysatordeaktivierung
①Thermische Deaktivierung
Eine zu hohe Reaktortemperatur führt zu irreversiblem Strukturversagen. Hohe Temperaturen beschädigen das Trägergerüst von Katalysatoren und lösen aktive Komponenten aus. Es führt auch zum Schmelzen und Verkoken des Katalysators, wodurch Mikroporen blockiert und die effektive spezifische Oberfläche verringert werden. Kurzfristige lokale Überhitzung hat nur geringfügige Auswirkungen, während langfristiger Betrieb bei hohen Temperaturen die Katalysatoren dauerhaft deaktiviert.
②Physische Deaktivierung (mechanische Deaktivierung)
Staub und Dämpfe verstopfen die Mikroporen von Katalysatoren. Gewöhnlicher Staub sammelt sich oben im Katalysatorbett, während sich gasförmige Schwermetallpartikel im unteren Bett ablagern, was den Druckabfall im Bett erhöht und die aktiven Stellen schädigt. Katalysatoren mit unzureichender mechanischer Festigkeit zerbrechen in Fragmente, wodurch die Kontaktfläche für Reaktionen verringert wird und es zu einer Deaktivierung kommt.
③Chemische Desaktivierung (Katalysatorvergiftung)
Spurenverunreinigungen im System reagieren chemisch mit den aktiven Zentren und Trägern von Katalysatoren und bilden inerte Substanzen ohne katalytische Leistung. Dadurch werden Komponentenstrukturen zerstört, die katalytische Kapazität passiviert und letztendlich die Katalysatoren deaktiviert.
2.Häufige Substanzen, die eine Katalysatordeaktivierung verursachen
Zu den häufigsten Deaktivierungssubstanzen-in industriellen Prozessen gehören Wasser, Schwermetalle, Stickstoff und Amine, Sauerstoff, Säuren und Laugen, Dämpfe, Chlor, Sulfide, Kohlenoxide, Kohlenwasserstoffe sowie Arsen, Selen, Tellur und andere Elemente.
3.Ursachen der Katalysatordeaktivierung in SRU-Einheiten
Die Katalysatordeaktivierung in Schwefelrückgewinnungsanlagen (SRU) wird meist durch unsachgemäße Betriebsbedingungen verursacht: Eine unvollständige Spülung beim An- und Abfahren führt zur Porenverstopfung durch Verunreinigungen; Bei niedriger Reaktortemperatur bildet sich kondensierte Säure, die das Katalysatorgerüst angreift und eine Sulfatierung auslöst. Eine übermäßige Luftzufuhr erzeugt saure-Nebenprodukte, die aktive Stellen schädigen. Eine Überhitzung des Reaktors und eine Temperatur außerhalb des Auslegungsbereichs beim An- und Abfahren beschleunigen die Deaktivierung des Katalysators.