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书接上回（可参见：固定床加氢催化剂：为何与间歇釜式加氢催化剂有这么大的差异？（1）），在上文中重点阐述了传统釜式加氢催化剂的局限性-种类少且大多数选择粒径特别细又容易自燃的活性炭作为载体。本文将简单介绍为什么说微填充床催化剂的安全性远高于釜式加氢催化剂。（特别说明：固定床和微填充床本质是一样的，大化工领域中用固定床fixed bed这个概念较多，在医药精细化工领域，常用微填充床micro packed bed概念） 讲到微填充床催化剂的安全稳定性，就要首先弄清楚釜式加氢催化剂为何不稳定(空气中容易自燃），原理其实跟普通物体的燃烧相似，我们知道，物体燃烧需要三要素（可燃物、助燃物-如氧气、热源），间歇式反应釜催化剂的不稳定本质上是一种极快速的燃烧，因而也需要这些要素，不同的是普通物体在点燃及燃烧过程中燃烧部位的热量会因传往内部而损失，从而增加点燃难度，且减缓燃烧速度；而间歇式加氢催化剂大多数又是可燃的C载体（可燃物），活性组分为还原态金属，反应后的催化剂又吸附大量的H2（可燃物），这二者极易与空气中的氧（助燃物）发生反应放热（热源），由于体积细微，传热速率极速，从而往往容易点燃，且燃烧很快；也可以从总比表面积的角度来理解，活性炭本身具有超大的比表面积，而粉状的活性炭总比表面积更会急剧增加，因为总表面积（粉状数量乘以单个催化剂的表面积）跟催化剂线度成反比，线度越小，总表面积就越大。比如，一个质量为8千克的铁球的表面积约为0.05平方米，一旦磨碎成线度为50微米的粉尘，总表面积将增至120平方米。由于燃烧主要发生在可燃物与助燃物的接触面上，因此总表面积超大催化剂具有了足以导致爆炸的超高的可燃性，甚至连一些传统上不可燃烧的物体（如金属）或燃烧缓慢的物体（如木材），一旦成为粉尘，也会变成能快速燃烧的可燃物，这也就是像PtO2、兰尼镍等一些不是C载体的釜式加氢催化剂为何也不稳定的原因，其虽不是可燃性C载体，由于其粉末性质具有的超大比表面积与高负载量的活性组分，很容易在接触可燃物（如木质桌面、称量纸、有机溶剂）与氧气发生强放热反应导致自燃。 反观微填充催化剂为什么稳定，就很容易解释了，首先微填充床催化剂为使反应气体通过床层不至于产生过大的压力降或气体分布不均的现象，需要具有良好的机械强度及颗粒度大小，这就避免了粉末类催化剂由于比表面积大传热速率快导致的不稳定自燃问题；其次负载的活性金属组分负载量较低，即使在空气中发生氧化放热，也会形成一层氧化膜阻止进一步的急剧氧化；另一方面固定床催化剂的载体不再局限于C载体，像Al2O3（防火材料）、分子筛、SiO2、MgO，TiO2等都是惰性材料，催化剂制备过程中焙烧环节空气中焙烧600℃稳定存在，更遑论常温下空气中能否稳定了；最重要的一点，催化剂可实现在线钝化淬灭，反应结束后催化剂吸附大量的H2，可采取停止通H2，置换N2吹扫，将至室温后，切换小流量空气慢慢钝化，以确保卸催化剂的安全性。 |
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