【正文】 滿足生產(chǎn)要求的技術(shù)水平上催化劑能使用的時間長短，有的催化劑使用壽命可達(dá)數(shù)年，有的則只能使用數(shù)月。催化劑的壽命受以下幾方面性能影響。系指催化劑的化學(xué)組成和化合狀態(tài)在使用條件下發(fā)生變化的難易。②熱穩(wěn)定性。③機械穩(wěn)定性。若反應(yīng)中固體催化劑易破裂或粉化，使反應(yīng)器內(nèi)流體流動狀況惡化，嚴(yán)重時發(fā)生堵塞，迫使生產(chǎn)非正常停工，經(jīng)濟損失重大。系指催化劑對有毒物質(zhì)的抵抗力或耐受力。常見的毒物有砷、硫、氯的化合物及鉛等重金屬，不同催化劑的毒物是不同的。（4）其他 如廉價、易得、無毒、易分離等。不同類型的催化劑要用不同的活化方法，有還原，氧化、硫化、酸化、熱處理等等，每種活化方法均有各自的活化條件和操作要求，應(yīng)該嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行活化，才能保證催化劑發(fā)揮良好的作用。3催化劑的失活和再生引起催化劑失活的原因較多，對于絡(luò)合催化劑而言，主要是超溫，大多數(shù)配合物在250℃以上就分解而失括；對于生物催化劑而言，過熱、化學(xué)物質(zhì)和雜菌的污染、PH值失調(diào)等均是矢活的原因；對于固體催化劑而言，其失活原因主要有：①超溫過熱，使催化劑表面發(fā)生燒結(jié)，晶型轉(zhuǎn)變或物相轉(zhuǎn)變；②原料氣中混有毒物雜質(zhì)，使催化劑中毒；③有污垢覆蓋催化劑表面。暫時性中毒是可逆的，當(dāng)原料中除主毒物后，催化劑可逐漸恢復(fù)活性。催化劑積碳可通過燒碳再生。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制操作條件，采用結(jié)構(gòu)合理的反應(yīng)器，使反應(yīng)溫度在催化劑最佳使用溫度范圍內(nèi)合理地分布，防止超溫；反應(yīng)原料中的毒物雜質(zhì)應(yīng)該預(yù)充加以脫除，使毒物含量低于催化劑耐受值以下；在有析碳反應(yīng)的體系中，應(yīng)采用有利于防止析碳的反應(yīng)條件，并選用抗碳性能高的催化劑。在運輸和貯藏中應(yīng)防上其受污染和破壞；固體催化劑在裝填于反應(yīng)器中時，要防止污染和破裂。許多催化劑使用后在停工卸出之前，需要進(jìn)行鈍化處理，尤其是金屬催化劑一定要經(jīng)過低含氧量的氣體鈍化后，才能暴露于空氣，否剛遇空氣劇烈氧化自燃，燒壞催化劑和設(shè)備。在化工原理課程中已學(xué)過除反應(yīng)過程以外的化工單元操作過程的物料、熱量衡算，所以本節(jié)只涉及反應(yīng)過程的物料、熱量衡算。衡算系統(tǒng)可以是一個總廠，一個分廠或車間，一套袋置，一個設(shè)備，甚至一個節(jié)點等等。其特點是在反應(yīng)過程中濃度等參數(shù)隨咐間而變化。間歇操作過程的物料衡算是以每批生產(chǎn)時間為基準(zhǔn)，輸人物料量為每批投入的所有物料質(zhì)量的總和（包括反應(yīng)物、溶劑、充人的氣體、催化劑等），輸出物料量為該批卸出的所有物料質(zhì)量的總和（包括目的產(chǎn)物、副產(chǎn)物，剩余反應(yīng)物、抽出的氣體、溶劑、催化劑等），投入料總量與卸出料總量之差為殘存在反應(yīng)器內(nèi)的物料量及其他機械損失。物料不斷地流進(jìn)和流出系統(tǒng)。當(dāng)然，設(shè)備內(nèi)不同點或截面的參數(shù)可相同，也可不同。對于化學(xué)反應(yīng)過程，輸入物料的總的物質(zhì)的量則不一定等于輸出物料的總的物質(zhì)的量。另外，在一般化學(xué)反應(yīng)中，原子本身不發(fā)生變化，故可用元素的原子的物質(zhì)的量來做衡算。對于穩(wěn)定流動過程，有4物料衡算步驟化工生產(chǎn)的許多過程是比較復(fù)雜的，在對其做物料衡算時應(yīng)該按一定步驟來進(jìn)行，才能給出清晰的計算過程和正確的結(jié)果、通常遵循以下步驟。圖形表達(dá)方式宜簡單，但代表的內(nèi)容要準(zhǔn)確，進(jìn)、出物料不能有任何遺漏，否則衡算會造咸錯誤。如果反應(yīng)過于復(fù)雜，或反應(yīng)不太明確寫不出反應(yīng)式，此時應(yīng)用上述的原子衡算法來迸行計算，不必寫反應(yīng)式。衡算基準(zhǔn)是為進(jìn)行物料衡算所選擇的起始物理量，包括物料名稱、數(shù)量和單位，衡算結(jié)果得到的其他物料量均是相對于該基準(zhǔn)面言的。例如，可以選取一定量的原料或產(chǎn)品（1kg ，100kg ，1mol，1m3等）為基難，也可選取卑位時間（1h 、1min、1s等）為基準(zhǔn)。選擇衡算基準(zhǔn)是個技巧問題，在計算中要重視訓(xùn)練，基準(zhǔn)選擇恰當(dāng)，可以使計算大為簡化。第五步，設(shè)未知數(shù)，列方程式組，聯(lián)立求解。第六步，計算和核對。通常將己知及計算結(jié)果列成物料收支平衡表，表格可以有不同形式，但要全面反映輸入及輸出的各種物料和包含的組分的絕對量和相對含量。即二、反應(yīng)過程的熱量衡算1封閉系統(tǒng)反應(yīng)過程的熱量衡算對于化學(xué)反應(yīng)體系，其宏觀動能和位能的變化相對于反應(yīng)熱效應(yīng)和傳熱量而言是極小的，可以忽略不計。2穩(wěn)態(tài)流動反應(yīng)過程的熱量衡算絕大多數(shù)化工生產(chǎn)過程都是連續(xù)操作的，有物料的輸入和輸出，屬于開口系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)流動反應(yīng)過程就是一類最常見的恒壓過程，在該系統(tǒng)內(nèi)無能量積累，輸入該系統(tǒng)的能量為輸入物料的內(nèi)能Uin和環(huán)境傳人的熱量Qp之和（ 如果熱量由系統(tǒng)傳給環(huán)境，Qp應(yīng)取負(fù)號，故也可放在輸入端）；輸出該系統(tǒng)的能量為輸出物料的內(nèi)能Uout 和系統(tǒng)對外作的功之和（如果是環(huán)境對系統(tǒng)作功， W符號應(yīng)取負(fù)號，故仍可放在輸出端）。對于穩(wěn)態(tài)流動系統(tǒng)，始態(tài)的焓Hin為輸入的所有物料的焓之和，終態(tài)的焓Hout為輸出物料的焓之和。如果反應(yīng)器與環(huán)境無熱交換，Qp等于零，稱之為絕熱反應(yīng)器，輸入物料的總焓等子輸出物料的總焓；Qp不等于零的反應(yīng)器有等溫反應(yīng)器和變溫反應(yīng)器。而變溫反應(yīng)器的人口、出口及器內(nèi)各截面的溫度均不相同。但是，由一種狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)的焓變是可測定的。并規(guī)定處于基態(tài)的元素或純單質(zhì)的焓為“零’。由此，式（250）可寫為在許多物理化學(xué)手冊、化工工藝手冊和化工設(shè)計有關(guān)文獻(xiàn)收集有許多生成熱、熔融熱、蒸發(fā)熱和熱容等數(shù)據(jù)，供查閱和利用。即明確系統(tǒng)及其周圍環(huán)境的范圍，從而明確物料和熱量的輸入項和輸出項。進(jìn)行熱量衡算之前，一般要進(jìn)行物料衡算求出各物料的量，有時物、熱衡算方程式要聯(lián)立求解，均應(yīng)有同一物料衡算基準(zhǔn)。各種焓值均與狀態(tài)有關(guān)，多數(shù)反應(yīng)過程在恒壓下進(jìn)行，溫度對焓值影響很大，許多文獻(xiàn)資料、手冊的圖表、公式中給出的各種焓值和其他熱力學(xué)數(shù)據(jù)均有其溫度基準(zhǔn)，一般多以 298 K（或273 K）為基準(zhǔn)溫度。同一物質(zhì)在相變前后是有焓變的，計算時一定要清楚物質(zhì)所處的相態(tài)。圖中TT2和pp2分別為任意狀態(tài)下的溫度和壓力，T0、p0為標(biāo)準(zhǔn)溫度、壓力。（1）相變過程的燴變 這是在溫度、壓力和組成不變的條件下，物質(zhì)由一種相態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相態(tài)而引起的焓變。諸如蒸發(fā)熱、熔融熱、溶解熱，升華熱、晶形轉(zhuǎn)變熱等即屬于相變熱，在許多化學(xué)化工文獻(xiàn)和手冊中有各種物質(zhì)的相變熱，也可用實驗測定。 （2）反應(yīng)的焓變 這是在相同的始、末溫度和壓力條件下，由反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物并且不做非體積功的過程焓變。放熱反應(yīng)的乙ΔHR＜0，反之，吸熱反應(yīng)的ΔHR＞0。應(yīng)注意同一反應(yīng)在不同溫度的反應(yīng)熱是不同的，但壓力對反應(yīng)熱的影響較小。標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱（ΔHR?）可在許多化學(xué)、化工文獻(xiàn)資料和手冊中查到。（3）顯焓變 只有溫度、壓力變化而無相變和化學(xué)變化的過程的焓變，稱為顯焓變。對于等溫變壓過程，一般用焓值表或曲線查找物質(zhì)在不同壓力下的焓值，直接求取顯焓變。對于變溫過程，如果有焓值表可查，則應(yīng)盡量利用，查出物質(zhì)在不同狀態(tài)的焓值來求焓差。其中又分等容變溫和等壓變溫兩種變化過程。③混合物的摩爾熱容4 反應(yīng)過程熱量衡算舉例首先選取100kmol的原料天然氣作為物料衡算的基準(zhǔn)。反應(yīng)器人口溫度為370℃（643K），出口溫度為780℃（1053 K），各組分在對應(yīng)溫度下的平均摩爾熱容值以及各組分在298 K的生成熱可從化工手冊查出。由上計算結(jié)果可看到收入總熱量與支出總熱量基本相等，熱量是平衡的。為了回收這些熱量，設(shè)置了許多熱交換器，以使利用煙道氣的顯熱來預(yù)熱各種原料，并采用廢熱鍋爐回收高溫轉(zhuǎn)化氣的顯熱，具體流程和設(shè)備見第后面天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化一節(jié)。產(chǎn)物經(jīng)冷卻冷凝 ,分離出液態(tài)甲醛、水和剩余甲醇，％O％N％H%CO2。通常利用計算機進(jìn)行迭代法試差，具體試差過程從略。43 /