كيف تمنع تعطيل المحفز؟

مقدمة

تُعد المحفزات ضرورية في العديد من العمليات الصناعية، حيث إنها تمكّن التفاعلات الكيميائية من الحدوث بكفاءة أكبر وفي درجات حرارة أو ضغوط أقل. ومع ذلك، يمكن أن تتعطل المحفزات بمرور الوقت، مما قد يؤدي إلى انخفاض الكفاءة وزيادة التكاليف. في هذه المقالة، سنناقش كيفية منع تعطيل المحفزات. نأمل أن يكون لديك فهم أفضل لصيانة المحفزات المختلفة.

كيفية منع تعطيل المحفز؟

لمنع تعطيل المحفز أثناء الاستخدام، يمكننا إيجاد حلول فعالة من خلال تحديد أسباب تعطيل المحفز.

--التسمم

السبب الرئيسي لتعطيل المحفز هو التسمم. وهو يشير إلى التعطيل الكيميائي القابل للانعكاس أو غير القابل للانعكاس للمحفز ويؤدي إلى فقدان النشاط الحفزي والثبات والانتقائية، مما يسبب مشاكل خطيرة وخسائر اقتصادية في العمليات الحفازة الصناعية. يوضح الشكل 1 التسمم الكبريتي بواسطة H2S لمحفزات النيكل مع إضافة الأكسجين وبدونه.

يمكنك اختيار المعالجة المسبقة أو الإزالة لمنع تسمم المحفز.

• إذا كان قابلاً للعكس، يمكن إعادة استخدام المحفز.
• إذا لم يكن الأمر كذلك، فيجب التخلص من المحفز، وتضيع كمية كبيرة من الطاقة والنفقات. ومع ذلك، يمكنك تطبيق بعض المعالجة المسبقة على المحفزات. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي استخدام الزنك أو ZnO وغيره من الحفازات إلى تخفيف التسمم بالكبريت بشكل فعال.
• إزالة المحفزات المعطلة إذا كانت الإزالة الكاملة للسموم صعبة نوعًا ما.

[1]

الشكل 1. التسمم بالكبريت

--التلبيد

التلبيد هو سبب شائع آخر لتعطيل المحفزات. وهو عبارة عن انحطاط حراري يأتي مع انخفاض مساحة السطح الحفزي ومساحة الدعم. والأسوأ من ذلك أن المراحل التحفيزية تتحول إلى مراحل غير تحفيزية مما يعيق التفاعلات الكيميائية المقصودة.

يرجى توخي الحذر بشأن المواد والبيئات لمنع التلبيد.

• تعمل المعادن القلوية على تسريع التلبيد، في حين أن أكاسيد البا أو الكالسيوم أو الكالسيوم أو السرير تقلل من معدل التلبيد. تُظهر المواد المسامية عادةً معدلات تلبيد أقل.
• يعمل البخار والكلور على تسريع التلبيد. بالإضافة إلى ذلك، تعمل الأجواء الرطبة والسخونة الزائدة وفقدان مساحة السطح على تسريع التغيرات الهيكلية في دعامات الأكسيد.

-التكويك

يمثل الكوك حوالي 20% من تعطيل المحفز، ويرتبط عادةً بالانسداد. وبالتحديد، تترسب المواد الكربونية وغيرها من المواد في مسام المحفز، مما يقلل من حجم المسام ويمنع جزيئات المتفاعلات من الانتشار في المسام.

عادة، يمكن إزالة هذه الترسبات الكربونية عن طريق التغويز ببخار الماء أو الهيدروجين، ونحصل على الميثان وثاني أكسيد الكربون وأكسيد الكربون على التوالي. لذا، فإن تعطيل الكوك هو عملية قابلة للعكس. الشكل 2 هو رسم تخطيطي لترسيب فحم الكوك على محفزات HZSM-5 غير المعدلة والمعدلة بالمعادن.

[2]

الشكل 2. ترسب فحم الكوك

-آخرون

هناك العديد من الطرق المفيدة الأخرى لمنع تعطيل المحفز.

• اختيار المحفز المناسب

يعد اختيار المحفز المناسب للتطبيق المحدد أمرًا بالغ الأهمية في منع التعطيل. تتميز المحفزات المختلفة بدرجات متفاوتة من الثبات ومقاومة التعطيل. لذلك، من المهم اختيار محفز مناسب لظروف المعالجة المحددة. تصميم المحفز مهم أيضًا. يمكنك تغيير مساحة السطح وحجم المسام وحجم الحبيبات لمنع تسمم المحفز.

• الحفاظ على نظافة المحفز

أحد الأسباب الرئيسية لتعطيل المحفز هو تراكم الملوثات على سطحه. يمكن أن تأتي هذه الشوائب من المادة الأولية أو من البيئة المحيطة. لمنع حدوث ذلك، من الضروري تطهير النظام بشكل دوري أو تصفية المادة الأولية.

• تجنب درجات الحرارة العالية

يمكن أن تكون المحفزات حساسة لدرجات الحرارة المرتفعة، مما قد يؤدي إلى تعطيلها. من الضروري تجنب تعريض المحفز لدرجات حرارة تتجاوز نطاق التشغيل الآمن. من الأفضل مراقبة درجة حرارة النظام وضبط العملية وفقًا لذلك.

• مراقبة نشاط المحفز

يمكن أن تساعد مراقبة نشاط المحفز في اكتشاف أي تغييرات في أدائه. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق قياس معدل التفاعل بانتظام أو عن طريق إجراء اختبار دوري للمحفز. من خلال مراقبة نشاط المحفز، يمكن تحديد أي مشاكل في وقت مبكر، ويمكن اتخاذ إجراءات تصحيحية لمنع التعطيل.

الخاتمة

باختصار، يُرجى اتباع الخطوات المذكورة أعلاه لمكافحة التسمم والتلبيد والتكويك، وهي الأسباب الرئيسية لتعطيل المحفز. أيضًا، من الأفضل الانتباه إلى ظروف التشغيل والاختيار السليم للمحفز واستخدامه وصيانته. وبالتالي، يمكن إطالة عمر المحفزات، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة وخفض التكاليف في العمليات الصناعية.

وتوفر Stanford Advanced Materials (SAM) جميع أنواع محفزات المعادن الثمينة بأسعار معقولة. كما تتوفر أيضًا منتجات المعادن الثمينة الأخرى بما في ذلك البوتقات المعدنية الثمينة والأسلاك المعدنية الثمينة. يرجى مراجعة موقعنا لمزيد من المعلومات.

المرجع:

[1] فيليب فاختر، كريستيان جابر، يوراي رايتش، مارتن ديموث، كريستوف هوشيناور، (2021). تحقيق تجريبي حول التسمم بالكبريت H2S و SO2 وتجديد محفز النيكل المتوفر تجاريًا أثناء إعادة تشكيل الميثان ثلاثيًا [ مصور]. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360319920340921

[2] Balasundram, Vekes & Ibrahim, Norazana & Kasmani, Rafiziana & Isha, Ruzinah & Abd Hamid, Mohd Kamaruddin & Hasbullah, Hasrinah. (2022). الترقية التحفيزية لبخار الانحلال الحراري المشتق من الكتلة الحيوية على HZSM-5 المعدل بالمعدن إلى BTX: مراجعة شاملة [ صورة فوتوغرافية]. https://www.researchgate.net/publication/343461067_Catalytic_upgrading_of_biomass-derived_pyrolysis_vapour_over_metal-modified_HZSM-5_into_BTX_a_comprehensive_review