1. Envenenamiento por impurezas que conduce a una desactivación irreversible
El rendimiento catalítico depende de abundantes sitios activos en la superficie del catalizador. En la producción industrial, las materias primas contienen inevitablemente trazas de impurezas nocivas como azufre, fósforo y metales pesados. Estas impurezas tienden a adsorberse en los centros activos, ocupando sitios de reacción y uniéndose químicamente con los componentes activos, causando así daños permanentes. El envenenamiento por catalizadores es en su mayoría irreversible. Con una operación a largo plazo-, la cantidad de sitios activos efectivos disminuye gradualmente, lo que lleva a una disminución continua del rendimiento y, finalmente, a una falla completa del catalizador.
2. Microporos que bloquean la deposición de carbono en la superficie
En procesos catalíticos como el refinado de petróleo y la síntesis orgánica, reacciones secundarias como el craqueo y la polimerización ocurren junto con las reacciones principales, produciendo depósitos carbonosos. Estos depósitos se acumulan en la superficie del catalizador y en los microporos internos, cubriendo los sitios activos y bloqueando los canales de los poros, lo que evita que los reactivos entren en contacto con el catalizador. La deposición ligera de carbono se puede eliminar mediante calcinación y regeneración a alta-temperatura para restaurar el rendimiento catalítico. Sin embargo, una deposición intensa y a largo plazo-provocará un bloqueo permanente de los poros, lo que hará que el catalizador no sea reciclable.
3. El envejecimiento a altas temperaturas- daña la microestructura del catalizador.
La mayoría de las reacciones catalíticas se desarrollan a altas temperaturas, lo que es una de las principales causas del envejecimiento del catalizador. Una temperatura alta sostenida conduce a la sinterización del portador y al colapso de los poros. La estructura porosa original se daña, lo que produce una fuerte caída en el área de contacto efectiva. Mientras tanto, los granos activos en la superficie del catalizador se aglomeran y crecen con una dispersión reducida, lo que reduce en gran medida los sitios activos disponibles. Las fluctuaciones severas de temperatura también generarán tensión estructural, provocando agrietamiento, pulverización y descamación y destruyendo completamente la estructura del catalizador.
4. Condiciones de funcionamiento inestables que aceleran el desgaste y la degradación del rendimiento
Las fluctuaciones en las condiciones de trabajo aceleran enormemente el deterioro del catalizador. Las variaciones en la presión del sistema y el flujo de alimentación impactan y erosionan continuamente las partículas del catalizador, provocando abrasión, fragmentación y pulverización, lo que altera la estabilidad del sistema de reacción. La velocidad espacial inestable también desencadena más reacciones secundarias y agrava la deposición de carbono.
En la producción práctica, la estabilización de la temperatura, la presión y la velocidad de alimentación, así como la purificación estricta de las materias primas, son las medidas principales para ralentizar la desactivación del catalizador y extender su vida útil.