1. Empoisonnement par des impuretés conduisant à une désactivation irréversible
La performance catalytique repose sur des sites actifs abondants à la surface du catalyseur. Dans la production industrielle, les matières premières contiennent inévitablement des traces d'impuretés nocives telles que le soufre, le phosphore et les métaux lourds. Ces impuretés ont tendance à s'adsorber sur les centres actifs, occupant les sites de réaction et se liant chimiquement aux composants actifs, provoquant ainsi des dommages permanents. L’empoisonnement aux catalyseurs est pour la plupart irréversible. Avec un fonctionnement à long-terme, le nombre de sites actifs efficaces diminue progressivement, entraînant une baisse continue des performances et une éventuelle défaillance complète du catalyseur.
2. Micropores bloquant les dépôts de carbone en surface
Dans les processus catalytiques comme le raffinage du pétrole et la synthèse organique, des réactions secondaires telles que le craquage et la polymérisation se produisent parallèlement aux réactions principales, produisant des dépôts carbonés. Ces dépôts s'accumulent à la surface du catalyseur et dans les micropores internes, recouvrant les sites actifs et bloquant les canaux des pores, ce qui empêche les réactifs d'entrer en contact avec le catalyseur. Les légers dépôts de carbone peuvent être éliminés par calcination et régénération à haute -température pour restaurer les performances catalytiques. Cependant, des dépôts importants et à long terme-entraîneront un blocage permanent des pores, rendant le catalyseur non recyclable.
3.Le vieillissement à haute température-endommage la microstructure du catalyseur.
La plupart des réactions catalytiques se déroulent à haute température, ce qui constitue une cause majeure du vieillissement du catalyseur. Une température élevée et prolongée entraîne un frittage du support et un effondrement des pores. La structure poreuse d'origine est endommagée, ce qui entraîne une forte baisse de la surface de contact effective. Pendant ce temps, les grains actifs à la surface du catalyseur s’agglomèrent et grossissent avec une dispersion réduite, réduisant considérablement les sites actifs disponibles. De fortes fluctuations de température généreront également des contraintes structurelles, provoquant des fissures, une pulvérisation et un pelage et détruisant complètement la structure du catalyseur.
4. Conditions de fonctionnement instables accélérant l’usure et la dégradation des performances
Les fluctuations des conditions de travail accélèrent considérablement la détérioration du catalyseur. Les variations de pression du système et de débit d'alimentation impactent et récurent continuellement les particules de catalyseur, provoquant une abrasion, une fragmentation et une pulvérisation, qui perturbent la stabilité du système réactionnel. Une vitesse spatiale instable déclenche également davantage de réactions secondaires et aggrave les dépôts de carbone.
Dans la production pratique, la stabilisation de la température, de la pression et du débit d'alimentation, ainsi que la purification stricte des matières premières, sont les mesures essentielles pour ralentir la désactivation du catalyseur et prolonger sa durée de vie.