【原创】萨索故事（43） [ 橡树村 ] 于:2007-07-25 00:36:10
影响催化剂寿命的，就是催化剂中毒。能让费托合成催化剂中毒的，除了前面说的那些杂质，还有水。

怎么样？觉得哪里不对劲了么？水是产物呀！对。但是费托合成催化剂怕水。

为什么怕水呢？无论是铁，还是钴，进行催化的时候，有活性的状态都是金属。铁和钴都是反应性比较好的金属，这些金属遇到水，就会有反应：

Fe + H2O -- FeO + H2
Co + H2O -- CoO + H2

就是说金属可以被水氧化。这个反应其实非常常见。铁生锈大家都知道，这就是金属铁和水反应。你看，常温下都可以，温度一高，不是更容易了？特别是作为催化剂的金属，都是以很小的颗粒分散开的，纳米级的，活性比大块的金属高很多，就更加容易反应。这个反应还放热。

那怎么办的？催化剂一开始使用酒中毒，那还玩什么呀！没这么糟糕。金属和水的反应是氧化反应，而费托合成本身，有一氧化碳，有氢气，这都是强还原的气氛，所以呢，在还原性气氛下，氧化反应很难进行。但是不是说不能进行。

当水的含量高的时候，这个反应就很难避免了。也就是说，如果反应转化率很高，生成了很多油，也生成了很多水，那么催化剂就会中毒了。

这个中毒是基本可逆的，被氧化的金属，再还原就成了金属了，就又有活性了，这个过程叫做催化剂再生。不过，经过这么处理的，也会不到新鲜催化剂的状态了，催化剂结构上会有变化，和助剂的结合形式也有影响，所以一般来讲催化剂是不进行再生的。当然现在也有研究如何有效再生的。铁催化剂便宜，仍就扔了，钴贵了一些，能再生怎么也是好的。

铁催化剂比钴催化剂更容易被水中毒。

水还有一个不利的影响，就是影响催化剂结构的稳定。低温费托合成使用的都是氧化物催化剂，经过还原以后，表面的金属氧化物都被还原了，成为活性组分，但是催化剂的结构骨架，基本上还是氧化物。这个氧化物也怕水。

什么？氧化物也怕氧化？倒不是氧化。而是水能改变这个氧化物的结构。在一定温度压力下，水可以改变氧化物的联接方式，堆积方式，就是改变氧化物的晶体结构。催化剂制备过程，有一个很重要的大类，叫做水热合成，就是利用水的这个作用，对催化剂的结构进行调整的。但是在催化剂使用过程中，我们可不希望催化剂的结构有变化。

对于费托合成催化剂，催化剂结构晶性的变化的影响还小，但是水可以导致氧化物结构强度降低，这样催化剂就会粉碎，形成很小的颗粒。这个小颗粒，会带来很多工艺上的麻烦。对于固定床来讲，小颗粒对造成下游管道的堵塞，对于浆态床来讲，小颗粒形成以后，下游的催化剂回收就有麻烦。

除了水，二氧化碳也能使得催化剂中毒，原理类似，一方面是氧化催化剂，一方面是改变催化剂结构。而对于铁催化剂，二氧化碳是不可避免的产物。

产物能让催化剂中毒，够麻烦的吧？

好消息是，使用钴的时候，这些无法避免的是催化剂中毒的事情，发生的速度要慢很多，体系里面允许的水和二氧化碳的含量也要高很多。

这就是钴催化剂寿命比铁催化剂长的主要原因。


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