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失活 编辑
工业催化剂要在反应器中长期运转，尽管从反应式看，催化剂并不消耗，但在长期运转过程中总会有这样那样的原因使催化剂活性降低达不到预定的转化率或选择性。最主要的原因有反应气流中的杂质与活性中心作用引起的中毒；催化剂表面积炭遮盖了活性中心使其不能发挥作用；在反应的高温下小的金属离子烧结减小了活性表面积以及在反应过程中活性组分因流失而减少了应有的数量等。这种现象称为催化剂失活。
催化剂有一定的使用寿命。一般催化剂开始使用时活性很高，经过很短时间后，活性便降到相对稳定值，该值能持续一段时间，是催化剂正常使用的时间范围。催化剂和操作条件不同，稳定期是不同的，有的几个月，有的可达3—5年。超过一定期限后，由于组成和结构改变等因素，催化剂逐渐失去活性。如果在很短时间就失去部分或全部活性，则属于非正常失活，这种情况应防止。
失活的类型和原因很复杂，大致可分为三类：
(1)结构变化 催化剂的物理结构在反应过程中发生变化，如晶型改变、细分散晶粒长大，颗粒烧结和载体粉化等，从而失去活性。这种失活是不可逆转的。发生这种情况的主要原因是温度过高，也可能是气体带进杂质组分造成的。如二氧化硅为载体的钒催化剂在HF作用下，会造成催化剂粉化，活性下降。
(2)物理中毒 固体杂质如粉尘、炭等沉积在催化剂表面上遮盖活性中心，使内扩散阻力增加，可导致活性下降。这种失活是杂质的物理作用引起的，清除杂质后，还可恢复大部分活性。石油化工催化反应中的“结炭”现象属于物理中毒。另外，某些惰性气体组分可能在催化剂表面上强吸附，占据部分活性中心，使催化剂活性降低。当反应气体中这部分组分减少时，还可脱附恢复催化剂活性。
(3)化学中毒 某些被吸附的气体杂质分子(毒物)与催化剂活性物质发生不可逆反应，生成无活性物质，如硫、磷等化合物对铜、锌．镍等催化剂的毒害；或生成挥发性物质逸入气相；或固定在催化剂表面，催化副反应，降低目的产物的选择性。如石油原料中很少量的镍、钒、铁等毒物沉积在裂解催化剂上时，会增加氢和焦炭的产率，降低汽油产率。化学中毒引起的催化剂失活难以恢复，称为永久性失活。
催化剂失活对工业生产过程有重大影响，虽然已进行了大量的研究工作，但仍不充分。工业上现采用下列措施来防止和弥补催化剂失活，保证过程的正常运转，提高过程的经济效益。
（1）改进催化剂
为减少催化剂失活的可能性和延长更换催化剂的周期，国内外都在不断改进催化剂配方和工艺，提供低温活性高、机械强度高、耐高温和抗毒物的催化剂。这些改进对催化剂维持稳定的活性，实现长周期运行起到了重要作用。
（2）采用“中期活性”或安全系数设计反应器
生产能力在反应器设计中必须保障。即要求在一定周期内，稳定地达到规定的产量和质量。这就必须合理地确定催化剂用量。然而，确定催化剂失活规律是很困难的。为可靠起见，在研究催化动力学时，采用工业上使用过的具有“中期活性”的催化剂，以获得的动力学数据作为设计依据。这样的设计相对可靠得多。然而，失活现象干差万别，各厂均不相同；即使是同一厂，不同时间情况也不同；同一时间，不同段位的催化剂也不同。为保障催化剂床层在较长周期内有稳定的生产能力，有人对工业床层失活做了概率统计，在此基础上设计院就有一个催化剂各段位的安全系数(即在计算出的催化剂量的基础上增加若干倍的系数，称为安全系数)。这一方法尽管不算科学合理，然而却是有效的。
（3）严格控制操作条件
在多数情况下，催化剂的失活都是由于操作条件控制不当引起的，如超温、进气中毒物超指标等。为保证正常运行，必须做到以下各点：
充分净化原料气，避免毒物超指标进入催化床层 如Cu，Zn—N：O，催化剂，必须保证原料气中硫化物小于规定的指标，以保证催化剂的寿命。
严格控制操作温度，防止超温现象，减少活性组分结构变化，避免烧结、分解等造成的永久性失活。
必要的恢复活性处理 对物理变化造成暂时性中毒的催化剂，为保证催化剂的活性，必须进行恢复活性处理。如吸附水蒸气而失活的催化剂，可在高温下通人干空气进行再生等。
（4）优化操作，以弥补失活造成的生产能力下降
由于催化剂缓慢失活，若仍然保持操作条件不变，产品产量或质量就达不到原设计的要求。为保障生产能力，随着催化剂的逐渐失活，必须优化操作条件。其中最有效的方法是根据失活情况逐渐提高反应温度，以弥补失去的活性。对于单一可逆放热反应，使用多段绝热催化反应器时，可采用逐段最大转化率法(又称逐段最大温差法)，使每段催化床都是在前段获得最大转化率条件下的获得最大转化率，整个催化床层处于一定条件下的最佳状态，达到最大生产能力。由前向后的序列调节，使处于前段的催化剂最先得到充分利用。
