催化剂中毒现象

图 1   各式各样的催化剂

图  2  煤焦油加氢催化剂

　　催化剂中毒指催化剂由于某些物质的作用而使催化活性衰退或丧失的现象。这些物质称为毒质。毒质通常是反应原料中带入的杂质，或者是催化剂自身的某些杂质；反应产物或副产物亦可能使催化剂中毒。

　　中毒的机理大致有两类：按毒质与催化剂作用的程度，可分为暂时中毒和永久中毒。

　　一类是毒质吸附在催化剂的活性中心上，由于覆盖而减少了活性中心的数目，称为暂时中毒或者可逆性中毒质与催化剂的结合较松弛，易于清除。例如：用镍为催化剂使烯烃加氢时，若原料气含炔烃，它吸附于活性中心上，则出现中毒，但如提高原料气纯度，降低炔含量，则吸附的炔将脱附，催化活性恢复，即为暂时中毒（又称可逆中毒）；

　　另一类是毒质与构成活性中心的物质发生化学作用转变为无活性的物质。毒若原料气含硫化物，则硫与镍强烈结合，即使原料气脱硫后，催化活性也不能恢复，则为永久中毒（又称不可逆中毒）。

　　中毒现象的本质是微量杂质与活性中心的某种化学作用，形成了没有活性的物种，降低催化剂活性和选择性。如环己烯加氢反应中，2?10-6mol的噻吩就可以毒化催化剂铂，使其活性降低70%~80%。

　　中毒现象与反应条件有关，对于给定的催化反应系统，只在原料中毒质浓度达到特定值时，才发生中毒现象，称耐受量，故须将原料净化到毒质含量低于此值。改变反应温度可改变抗毒能力。毒质与催化剂、催化反应间具有选择关系，即不同的物质对不同的催化剂、不同的催化反应起毒化作用。因此，在同一催化剂上发生两种催化反应，一种物质可能只毒化其中一种，利用这种选择性中毒现象，在原料或催化剂中有意加入某种毒质以毒化引起副反应的活性中心，从而提高目的反应的选择性。例如在某些固体酸催化剂中加入少量碱性物质以毒化某些强酸中心，以抑制积碳副反应。在某些场合，毒化和助催化作用于特定条件下可互转化，如在有些催化剂中存在某异物为毒质，但含量很低时却可起助催化剂的作用。

　　催化剂中毒常是使催化剂寿命缩短的重要原因，在化学工业中选用抗毒能力强的催化剂非常重要。防止催化剂中毒，提高催化剂的利用率，对大幅度降低生产成本，提高产品质量，增加产品的市场竞争力起到事半功倍的作用。

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