硫磺回收及尾氣處理催化劑除了在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行物性測試外,活性評(píng)價(jià)亦是研發(fā)或生產(chǎn)過程中樣品測試的基礎(chǔ)方法。催化劑的活性評(píng)價(jià)可分為定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)。定性評(píng)價(jià)主要是了解催化劑在某個(gè)參數(shù)方面的大致情況,如參數(shù)的基本趨勢或參數(shù)值的大概范圍,它是一種粗略的評(píng)價(jià)方法;定量評(píng)價(jià)則以知道某個(gè)參數(shù)的準(zhǔn)確值以及精度的高低為目的,這種情況往往對(duì)評(píng)價(jià)方法有較高要求。此外,催化劑的評(píng)價(jià)方法還可以從樣品的來源劃分,如分為工業(yè)樣品評(píng)價(jià)法以及實(shí)驗(yàn)室樣品評(píng)價(jià)法。工業(yè)樣品來源于生產(chǎn)商、經(jīng)銷商或工廠,它們常以預(yù)測工業(yè)使用效果或者評(píng)比幾種工業(yè)樣品使用差異為目的;實(shí)驗(yàn)室樣品評(píng)價(jià)則往往以研發(fā)符合工藝要求的、更優(yōu)更好的催化劑為目的。由此可見,各種評(píng)價(jià)方法的側(cè)重點(diǎn)不同,目的也不一樣,無論選擇哪種評(píng)價(jià)方法都存在著一定的差異,加上在實(shí)施細(xì)節(jié)上的不同,很難找到一種統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法。

　　在本領(lǐng)域比較知名的加拿大硫磺回收研究所、法國羅納-普朗克公司,以及國內(nèi)的中石油天然氣研究院和中石化齊魯研究院,他們所采用的催化劑評(píng)價(jià)方法既有定性方法,也有定量評(píng)價(jià);既有采用工業(yè)樣品評(píng)價(jià)法,也有采用實(shí)驗(yàn)室樣品評(píng)價(jià)法。本文針對(duì)這些評(píng)價(jià)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行探討,以便逐步達(dá)成共識(shí),建立統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法,這樣有利于提高催化劑的評(píng)價(jià)效率和技術(shù)交流,促進(jìn)該領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展。

　　1.國內(nèi)外硫磺回收及尾氣處理催化劑的活性評(píng)價(jià)方法特點(diǎn)1.1評(píng)價(jià)裝置和流程的基本特點(diǎn)硫磺回收及尾氣處理催化劑的活性考察,是以一定的工藝評(píng)價(jià)裝置,模擬工業(yè)裝置操作條件或期望的工藝條件,裝填好催化劑樣品,配合色譜儀、庫倫儀等分析儀器,對(duì)催化劑進(jìn)行一定時(shí)間的性能測試。

　　評(píng)價(jià)的催化劑是克勞斯硫磺回收及尾氣處理催化劑,包括常規(guī)活性氧化鋁催化劑、助劑型硫磺回收催化劑、鈦基硫磺回收催化劑,以及低溫克勞斯催化劑、直接氧化催化劑、加氫水解催化劑等。評(píng)價(jià)的參數(shù)主要有常規(guī)克勞斯轉(zhuǎn)化率、有機(jī)硫水解率、低溫克勞斯轉(zhuǎn)化率、低溫硫容、選擇性氧化制硫轉(zhuǎn)化率和加氫水解總硫轉(zhuǎn)化率等。

　　催化劑的預(yù)處理手段往往采用破碎、硫酸鹽化、輕度老化和苛刻老化等;從時(shí)間上看,有短時(shí)間評(píng)價(jià)和較長時(shí)間評(píng)價(jià);對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)識(shí),除了測試結(jié)果的具體數(shù)據(jù)外,對(duì)于已有成熟樣品的同類樣品,往往側(cè)重利用已認(rèn)同的相似樣品作參考,采用對(duì)比測試法,進(jìn)而獲得對(duì)新樣品性能優(yōu)劣的認(rèn)識(shí)。

　　1.2評(píng)價(jià)目的決定了評(píng)價(jià)方法的選取實(shí)驗(yàn)室工藝評(píng)價(jià)流程常以催化反應(yīng)器為核心,在催化反應(yīng)器中裝填催化劑,配制需要的原料氣,在擬定的溫度壓力和流量下進(jìn)行催化反應(yīng)效果的評(píng)價(jià),進(jìn)而獲得催化劑樣品的相關(guān)活性數(shù)據(jù)。評(píng)價(jià)的目的主要包括以下方面:

　　(1)產(chǎn)品出廠的合格性評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)方法相對(duì)比較固定。這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)人員對(duì)催化劑產(chǎn)品的各種特性比較熟悉,知道產(chǎn)品主要的優(yōu)缺點(diǎn)和瓶頸參數(shù),同時(shí)掌握了大量的基礎(chǔ)對(duì)比數(shù)據(jù),所以產(chǎn)品的評(píng)價(jià)方法通常沒有爭議,并有較強(qiáng)的延續(xù)性,所采用的方法皆為研發(fā)產(chǎn)品時(shí)形成的固定方法,只是各家產(chǎn)品使用的評(píng)價(jià)條件各不相同。

　　(2)外來商業(yè)產(chǎn)品的活性評(píng)價(jià)。外來商品的評(píng)價(jià)通常采用典型同類產(chǎn)品在模擬使用環(huán)境下進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià),通過同等條件下的優(yōu)劣對(duì)比獲得評(píng)價(jià)結(jié)果。這種評(píng)價(jià)方法看似合理,但也存在很大的局限性,因?yàn)槭紫人窃诙虝r(shí)間內(nèi)獲得的評(píng)價(jià)結(jié)果,只做了初活性評(píng)價(jià),對(duì)工業(yè)應(yīng)用結(jié)果僅起到參考作用。由于工業(yè)應(yīng)用條件是復(fù)雜的,影響催化劑活性的因素也較多,而每一種催化劑發(fā)揮優(yōu)勢的條件也各不相同,所以短時(shí)間的活性初步評(píng)價(jià),很難全面真實(shí)的反映催化劑的各種狀況,特別是在全方位抗干擾影響因素的能力,以及長時(shí)間使用的穩(wěn)定性等方面。

　　(3)研發(fā)過程中實(shí)驗(yàn)樣品活性評(píng)價(jià)。在研發(fā)過程中,實(shí)驗(yàn)樣品活性評(píng)價(jià)是全方位的,所以使用的評(píng)價(jià)方法也是最多的,這可能是造成各種評(píng)價(jià)方法具有顯著性差異的原因。硫磺回收及尾氣處理催化劑研發(fā)的過程可分為催化劑制備路線和配方初步確定的過程、制備優(yōu)化的過程和新催化劑樣品的應(yīng)用工藝特性全面考察的過程。在研發(fā)新催化劑過程中,使用的評(píng)價(jià)方法通常包括初活性評(píng)價(jià)、較長時(shí)間穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和抗干擾或抗傷害性評(píng)價(jià)等。

　　(4)新研發(fā)的中間放大樣品側(cè)線試驗(yàn)評(píng)價(jià)。為了把實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)過渡到工業(yè)裝置應(yīng)用,新研發(fā)的催化劑樣品往往會(huì)完成一個(gè)中間放大試驗(yàn)研究,一方面是為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室的結(jié)論和結(jié)果,以及實(shí)驗(yàn)室規(guī)模無法完成的一些試驗(yàn),以便對(duì)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果加以延伸;另一方面是為了工業(yè)應(yīng)用收集工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)。中間放大試驗(yàn)通常有兩種情況,一是完成包括工藝在內(nèi)的中間放大試驗(yàn),它需要對(duì)工藝的各個(gè)單元和設(shè)備進(jìn)行考察;二是側(cè)重于對(duì)采用此工藝的催化劑進(jìn)行考察。