1 前言

1.1 环氧丙烷异构化反应制烯丙醇工艺

环氧丙烷异构化法的反应方程式如下所示：

气相法就是固定床反应法。首先，环氧丙烷在预热器中进行高温汽化后通过 装有固体催化剂Li3PO4的床层，反应产物经过精馏等一系列后处理之后得到烯丙 醇。在该反应中，磷酸锂催化剂的使用使得反应物选择性地异构化为烯丙醇，副 产少量丙醛和丙酮[1]。故在生产中设定最佳催化剂条件等对于经济效益有重要意 义，这也是现在国内外研究的热门领域。

1.2 催化剂的失活

催化剂按照正常使用情况来分有三个阶段：诱导期，稳定期和失活期[2]。催 化剂的失活及催化剂的老化，是一个既包含物理又包含化学的复杂过程。催化剂 的失活过程包括催化剂积碳堵塞失活，中毒失活，热失活及烧结失活。另外，催 化剂还可能因为强度不好，破碎后使床层压力降增大，在该情况下必须停工更换。论文网

因中毒引起催化剂失活是最常见现象，其是由于反应物中含有有害杂质，所 以反应过程中活性位吸附毒物后变为钝性，从而影响催化剂的电子态。或者催化 剂失去对某反应的活性，其他副反应程度增大，称为选择性中毒。高温下有机化 合物反应生成沉积物覆盖在催化剂表面使部分活性中心暂时失活称为积碳或结 焦，其也是催化剂失活的重要原因之一，积碳越快，催化剂的使用周期越小。固 体催化剂晶粒较小时，在高温环境中，其容易重结晶为直径较大的晶粒，从而比 表面积降低，孔容减少，或者由于晶格完整性增加，结晶变大，催化剂的活性部

位大量减少，称之为烧结失活[3]。

1.3 积碳方面探究

(1) 积碳形成及积碳失活机理 在很多烃类的反应中，反应物、产物甚至中间物有可能成为生碳的母体，最

后形成碳化物沉积在催化剂上。按积碳形成方式可分为催化积碳和非催化积碳两 类。前者是指在主催化反应进行的同时，由其它副反应生成的碳化物。而后者是 气相结碳或者非催化表面上生成碳质物的焦油和固体碳质物的过程。

对于多孔催化剂，经常由于空隙内部有积碳后会导致催化剂孔口直径减小， 使反应物进入量减少，从而使催化剂内表面利用率降低，活性大幅度下降，称为 孔内失活，此时积碳等沉积物可能并没有充满整个空隙。另一种失活方式为孔口 堵塞失活，积碳沉积很快易引起孔口堵塞[4]。

(2) 积碳种类

按照催化剂积碳宏观微观结构，积碳可分为：薄片状石墨碳，无定形碳和碳 纤维三大类[5]。薄片状石墨碳是在分压较低、温度较高的条件下生成。无定形碳 也称为多晶碳，其是由催化剂表面无定向的小晶粒构成。碳纤维易在催化剂金属 组份上形成，通常呈细而长形态的空心纤维态，顶端有金属离子。

(3) 影响催化剂积碳因素 对催化剂积碳有影响的因素很多，主要有以下几种：反应所在环境、原料自

身性质及催化剂性能等。所谓反应环境，包括反应温度、反应压力、空速等，其 中反应温度的影响最为突出，而对于一些气相多相催化，空速的提高会加速积碳 过程。原料中各反应物的配比及组成甚至进入反应器顺序不同都会影响积碳形成 快慢及数量。此外，催化剂的性能作用表现在催化剂的宏观特征上（如孔径大小、