Кратко: снижение селективности на SO3 в контактном способе обычно связано либо с ухудшением катализатора (отравление/утрата активной поверхности), либо с ухудшением условий процесса (температура, скорость газа, состав потока, механическое пробросы). Ниже — вероятные причины, методы восстановления и порядок диагностических действий.
Вероятные причины
- Отравление катализатора (As, Hg, Se, Pb, Cl‑соединения, органика): входящие примеси адсорбируются на активных центрах и блокируют их.
- Механическое повреждение / потеря поверхности (спекание, вынос частиц, разрушение зерен) => уменьшение площади активности.
- Нагрев/переохлаждение: реакция $2{\mathrm{SO}}_2+{\mathrm{O}}_2\rightleftharpoons 2{\mathrm{SO}}_3$ кинетически ускоряется с ростом $T$ (Аррениус) но равновесие смещено при понижении $T$. Конфликт кинетики и равновесия требует оптимального температурного профиля. (формулы: $k=A{e}^{-E_a/(RT)}$, $K_p=\frac{p_{S{O}_3}^2}{p_{S{O}_2}^2{p}_{O_2}}$).
- Неправильный профиль температур по слоям (перегрев => спекание, охлаждение => низкие скорости).
- Завышенная линейная скорость / слишком высокий GHSV (малая удельная масса катализатора) => недостаточное время пребывания.
- Загрязнение потока твердыми частицами / СОР (мышьяк, сажа, органика) — забивание каналов, рост давления и неравномерный обдув.
- Неправильный состав газа: недостаток кислорода, избыток влаги или аммиака, наличие SO2 в избытке vs баланс воздуха.
- Утечки/байпасы, скорость обтекания катализатора — канализация потока.
Способы восстановления эффективности (приоритетные)
1. Немедленная диагностика и корректировка режима:
- Проверьте профиль температур по слоям, целевой диапазон для vanadium‑катализатора обычно около $400\text{–}480^{\circ }\mathrm{C}$ (точный оптимум по установке).
- Убедитесь в наличии избытка кислорода и нормальном давлении, скорректируйте расход воздуха/кислорода.
- Снизьте GHSV (уменьшите расход газа или увеличьте объём активного катализатора) при необходимости.
2. Устранение загрязнений входного газа:
- Установите/приведите в порядок фильтрацию: циклон, электрофильтр, тканевые фильтры.
- Доочистка на адсорбентах/поглотителях: активированный уголь (органика/Hg), приёмники для As/Sb (железосодержащие адсорбенты, оксиды), скрубберы для хлорорганики и аминов.
- При необходимости горячая катализирующая промывка/термоокисление органики перед катализатором.
3. Работа с катализатором:
- Анализ состояния: химический анализ на наличие загрязнителей, BET‑поверхность, XRD.
- Регенерация (если применимо): высокотемпературная прокалка/выжигание органики, окислительная/восстановительная обработка — только по регламенту производителя.
- Частичная или полная замена катализатора при необратимом отравлении или механическом разрушении.
- Применение защитных (guard) слоёв перед основным катализатором для улавливания ядовитых компонентов.
4. Технологические улучшения:
- Многоступенчатая схема с промежуточным подогревом/охлаждением между слоями для соблюдения оптимального T.
- Улучшение распределения потока (распределительные решётки, устранение канализации).
- Контроль и предотвращение утечек/байпасов.
5. Контроль коррозии и кислотного тумана:
- Поддержание надлежащей осушки газа, нейтрализация кислотных паров в предварительных агрегатах, ловушки для аммиака/азотсодержащих соединений.
Диагностика — что проверить в первую очередь
- Анализ выходящего газа: концентрации $S{O}_2$, $S{O}_3$, $O_2$, влажность, примеси (As, Hg, Cl, органика) — если $S{O}_2$ на выходе повышен, низкая конверсия.
- Профиль температур по слоям катализатора и ∆T через слои.
- Падение давления через катализатор (изменение указывает на забивание или разрушение).
- Анализ образцов катализатора на отравители и изменение структуры.
Краткий план действий при обнаружении падения селективности
1. Срочно снять/проанализировать пробы газа и температуру.
2. Если причиной примеси — остановка, очистка входа/замена поглотителей, частичная отгрузка/замена катализатора.
3. Если причиной неверный режим — скорректировать T, GHSV, состав воздуха.
4. Ввести мониторинг примесей и плановую замену/регенерацию катализатора.
Если нужно, могу предложить чек‑лист измерений по параметрам и пороговым значениям, или дать типовые методики регенерации для конкретного типа катализатора (V2O5/WO3/Al2O3).