【Jeden Tag eine Frage】11.18 Multiple-Choice-Frage: Beurteilen Sie anhand von (    ) die Inaktivierung des Katalysators
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Multiple-Choice-Frage: Bestimmen Sie anhand von (ABCD), warum ein Katalysator inaktiv wird.A) Die Temperatur am Eingang des Reaktors unterscheidet sich kaum von der Temperatur im Katalysatorbett – manchmal ist die Temperatur im Bett sogar niedriger als die am Eingang.
B) Die Umwandlungsrate von Schwefel nimmt ab.
C) Die Hydratationsrate organischer Schwefelverbindungen nimmt ab.
D) Der Widerstand im Katalysatorbett steigt an.
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A. Die Temperatur am Eingang des Reaktors weicht nur geringfügig von der Temperatur im Lager ab, oder die Temperatur im Lager ist sogar niedriger als die am Eingang.
B. Die Umwandlungsrate von Schwefel nimmt ab.
C. Die Hydrolyserate der organischen Schwefelverbindungen nimmt ab.
D. Der Widerstand im Lager erhöht sich
A. Die Temperatur am Eingang des Reaktors weicht nur geringfügig von der Temperatur im Lager ab, oder die Temperatur im Lager ist sogar niedriger als die am Eingang.
B. Die Umwandlungsrate von Schwefel nimmt ab.
C. Die Hydrolyserate der organischen Schwefelverbindungen nimmt ab.
D. Der Widerstand im Lager erhöht sich
A. Die Temperatur am Eingang des Reaktors weicht nur geringfügig von der Temperatur im Lager ab, oder die Temperatur im Lager ist sogar niedriger als die am Eingang.
B. Die Umwandlungsrate von Schwefel nimmt ab.
C. Die Hydrolyserate der organischen Schwefelverbindungen nimmt ab.
D. Der Widerstand im Lager erhöht sich
A. Der Temperaturunterschied zwischen dem Eingang des Reaktors und der Temperatur im Katalysatorbett ist gering – manchmal ist die Temperatur im Katalysatorbett sogar niedriger als die Eingangstemperatur.
B. Die Umwandlungsrate von Schwefel nimmt ab.
C. Die Hydrolyserate der organischen Schwefelverbindungen nimmt ab.
D. Der Widerstand im Katalysatorbett erhöht sich
A. Die Temperatur am Eingang des Reaktors unterscheidet sich kaum von der Temperatur im Katalysatorbett – manchmal ist sogar die Temperatur im Katalysatorbett niedriger als die am Eingang.
B. Die Umwandlungsrate von Schwefel nimmt ab.
C. Die Hydrolyserate der organischen Schwefelverbindungen sinken.
D. Der Widerstand im Katalysatorbett erhöht sich.
Es gibt verschiedene Ursachen für die Inaktivierung des Katalysators. Zu den häufigsten Ursachen im Alltag gehören Vergiftung, Sinterung und thermische Inaktivierung sowie Verkohlung und Verstopfung. 1. Inaktivierung durch Vergiftung (1) Vorübergehende Vergiftung (reversible Vergiftung): Wenn ein Gift an den aktiven Zentren des Katalysators bindet oder mit ihnen reagiert, sind die entstehenden Bindungen relativ schwach. Es ist daher möglich, das Gift auf geeignete Weise zu entfernen, wodurch die Aktivität des Katalysators wiederhergestellt werden kann, ohne dass die Eigenschaften des Katalysators beeinträchtigt werden. Diese Art der Vergiftung wird als reversible oder vorübergehende Vergiftung bezeichnet. 2. Dauerhafte Vergiftung (irreversible Vergiftung): Der Giftstoff reagiert mit den aktiven Bestandteilen des Katalysators und bildet dabei starke chemische Bindungen. Es ist daher schwierig, den Giftstoff mit herkömmlichen Methoden zu entfernen, damit die Aktivität des Katalysators wiederhergestellt werden kann. Diese Art der Vergiftung wird als irreversible oder dauerhafte Vergiftung bezeichnet. 3. Selektive Vergiftung: Nach einer Vergiftung des Katalysators kann er seine katalytische Wirkung bei einer bestimmten Reaktion verlieren, bleibt aber für andere Reaktionen weiterhin aktiv. Dieses Phänomen wird als selektive Vergiftung bezeichnet. In einer Kettenreaktion kann die Reaktion in einer Zwischenstufe zum Stillstand kommen, wenn das Gift lediglich die aktiven Stellen verunreinigt, die für die nachfolgenden Reaktionen notwendig sind. Dadurch kann ein intermediäres Produkt in hoher Ausbeute gewonnen werden. 4. Inaktivierung durch Koking und Verstopfungen: Die kohlenhaltigen Ablagerungen auf der Oberfläche des Katalysators werden als Koking bezeichnet. Bei mehrphasigen katalytischen Reaktionsprozessen, bei denen organische Stoffe als Ausgangsstoffe und feste Stoffe als Katalysatoren verwendet werden, kann fast immer Koking auftreten. Durch das Ablagern von kohlenstoffhaltigen Stoffen und/oder anderen Stoffen in den Poren des Katalysators verringert sich die Porengröße (oder die Öffnungen der Poren). Dadurch können die Reaktantmoleküle nicht mehr in die Poren eindringen. Dieses Phänomen wird als Verstopfung bezeichnet. Deshalb wird die Verstopfung oft mit dem Koking in einen Topf geworfen; der allgemeine Rückgang der Aktivität wird als Kokingsinaktivierung bezeichnet. Es handelt sich dabei um die häufigste und verbreitetste Form der Inaktivierung von Katalysatoren. Üblicherweise können kohlenhaltige Ablagerungen durch Reaktion mit Wasserdampf oder Wasserstoff gasifiziert und entfernt werden, wodurch die Verkohlung und Inaktivierung ein reversibler Prozess ist. Im Vergleich zur Katalysatorvergiftung gibt es weitaus mehr Stoffe, die zu Katalysatorkohlenbildung und Verstopfung führen, als Katalysatorgiftstoffe. In tatsächlichen Studien zur Kokingbildung wurde festgestellt, dass es zu einer schnellen Anfangsinaktivierung des Katalysators kommt. Danach erreicht die Aktivität einen quasi-stationären Zustand. Es wird berichtet, dass die Kokingablagerungen hauptsächlich in der Anfangsphase stattfinden – innerhalb von 0,15 Sekunden. Zudem wurde festgestellt, dass etwa 50 Prozent des entstehenden Kohlenstoffs innerhalb der ersten 20 Sekunden abgelagert werden. Die durch Verkohlung verursachte Inaktivierung ist wiederum umkehrbar. Durch die Kontrolle der Verkohlung in den Anfangsphasen der Reaktion kann die Aktivität des Katalysators erheblich verbessert werden. Das ist auch der wichtigste Grund dafür, warum die Forschung zur Verkohlungssbedingten Inaktivierung immer intensiver wird. 5. Sinterung und thermische Inaktivierung (festkörperliche Umwandlung): Die Sinterung sowie die thermische Inaktivierung von Katalysatoren bezeichnen die durch hohe Temperaturen verursachten Veränderungen in der Struktur und den Eigenschaften des Katalysators. Hohe Temperaturen verursachen neben dem Sintern des Katalysators auch weitere Veränderungen. Dazu gehören insbesondere Veränderungen in der chemischen und phasenbezogenen Zusammensetzung, Halbflüssigwerden, Wachstum der Kristalle, das Eingebettetwerden der aktiven Bestandteile im Trägermaterial sowie der Verlust dieser aktiven Bestandteile durch die Bildung flüchtiger oder sublimierbarer Stoffe. Tatsächlich unterliegen alle Katalysatoren bei hohen Temperaturen allmählich unumkehrbaren strukturellen Veränderungen – wobei das Tempo dieser Veränderungen von Katalysator zu Katalysator unterschiedlich ist. Sinterung und thermische Inaktivierung hängen von verschiedenen Faktoren ab, wie beispielsweise der Vorbehandlung des Katalysators, den Reduktion- und Regenerierungsprozessen sowie den zugesetzten Förderstoffen und Trägern. Natürlich sind die Ursachen für die Inaktivierung von Katalysatoren äußerst komplex. Die Inaktivierung eines Katalysators erfolgt nicht immer aufgrund einer einzigen der oben genannten Ursachen, sondern meist aufgrund von zwei oder mehreren Faktoren gleichzeitig.
A. Der Temperaturunterschied zwischen dem Eingang des Reaktors und der Temperatur im Katalysatorbett ist gering; manchmal ist die Temperatur im Bett sogar niedriger als die Eingangstemperatur.
B. Die Umwandlungsrate von Schwefel nimmt ab.
C. Die Hydrolyserate der organischen Schwefelverbindungen sinkt.
D. Der Widerstand im Katalysatorbett erhöht sich
A. Der Temperaturunterschied zwischen dem Eingang des Reaktors und der Temperatur im Katalysatorbett ist gering; manchmal ist die Temperatur im Katalysatorbett sogar niedriger als die Eingangstemperatur.
B. Die Umwandlungsrate von Schwefel nimmt ab.
C. Die Hydrolyserate der organischen Schwefelverbindungen nimmt ab.
D. Der Widerstand im Katalysatorbett erhöht sich
B. Die Umwandlungsrate von Schwefel nimmt ab.
C. Die Hydrolyserate der organischen Schwefelverbindungen sinkt.
D. Der Widerstand im Bed erhöht sich