化工催化劑種類繁多，應用極為廣泛，同一反應甚至同一裝置的不同催化劑的性能也差别很大，那麼什麼樣的催化劑才是好的化工催化劑，化工催化劑又該怎樣評價呢？選擇一款化工催化劑要注重哪些指标呢？

一般而言，衡量一個化工催化劑的質量與效率，主要是活性、選擇性和穩定性這3項綜合指标。與這3項相關的還有，催化劑的機械強度、抗毒性、幾何物理性質、宏觀和微觀的物理結構、經濟性能等。比較全面的性能概況如下表。

催化劑性能通常是指活性、選擇性和穩定性，穩定性包括化學穩定性（抗毒性）和物理穩定性（耐熱性、機械強度）。固定床化工催化劑，尤其是選擇性和穩定性更為重要。

催化劑活性

根據催化劑的定義和作用，催化劑的活性是指催化劑加快反應速率的程度的一種度量。嚴格地說，催化劑的活性應該是指催化反應速率與非催化速率之間的差值。由于通常情況下非催化 速率小到可以忽略，所以催化劑的活性就是催化反應速率。表達催化劑活性的還可以是轉化頻率或轉化率。

（1） 反應速率：反應速率的定義為用單位時間内反應物或生成物的物質的量來表示。

由于反應速率還與催化劑的體積、質量或表面積有關，所以必須引進比速率的概念，分别用體積比速率、質量比速率和面積比速率。

在某些情況下，用催化劑單位質量作為标志，表示催化劑的活性比較方便。

在化工生産中，催化劑的生産能力大多數是以催化劑單位體積為基準，所以這是反應速率應該以單位溶劑表示。

當比較固體物質的固有催化劑性質時，應當以催化劑單位面積上的反應速率作為标準，因為多項催化反應僅在固體的表面發生。

（2）轉換頻率（TOF）

在反應速率的三種表達方式中，以面積速率為最好，因為催化反應是在表面上發生的。然而，相同表面積的催化劑表面上活性位濃度（或密度）可能并不一樣，因此根據活性位數來表征反應速率視乎更能接近催化劑的本質速率。借用酶化學中轉化數的概念，在催化中引入了轉化頻率概念。

TOF又稱轉換速率，是指反應在給定溫度、壓力、反應物組成和流速（流量）以及一定反應度的條件下，在單位時間、單位活性位上發生的反應的次數，以TOF表示。由于活性位的測定比較困難且TOF不是速率常數，跟反應條件有關，因此工業上很少用到TOF。

（3）轉化率

對于活性的表達方式，更為直觀的指标就是轉化率。工業上常用這一參數衡量催化劑性能。轉化率的定義為：

引入這個參數時，必須注明反應物料與催化劑的接觸時間，否則就無速率的概念了。因此，工業實踐中引入空速和時空得率兩個參數。

空速就是在流動體系中，物料的流速（單位時間的體積）除以催化劑的體積就是體積空速，單位h-1，用Sv或GHSV表示。

空速的倒數表示反應物料與催化劑接觸的平均時間。

時空得率，即常用指标STY。時空得率為每小時每立方催化劑所得産物的量。該量雖然很直觀，但因與操作條件有關，因此不十分确切。

催化劑選擇性

從某種意義上講，選擇性比活性更為重要。在活性和選擇性之間取舍時，往往決定于原料的價格、産物分離的難易等。

與選擇性相關的常用參數為收率和單程收率。

收率（R）是指産物中中某一類制定的物質總量除以原料中該類物種的總量。

單程收率（Y）指生産目的産物的物質的量除以起始反應物的物質的量。單程收率優勢也稱得率。單程收率等于轉化率乘以選擇性。

催化劑的穩定性

催化劑穩定性通常以壽命來表示。

它是指催化劑在使用條件下，維持一定活性水準的時間（單程壽命），或經過再生後的累計時間（總壽命）。也可以以單位活性位上所能實現的反應轉化總數來表示。

根據催化劑的定義，一個理想的催化劑應該可以永久地使用下去。然而實際上由于化學和物理的原因，催化劑的活性和選擇性均會随着使用時間逐漸下降，直到低于某一特定值後就被認為是失活了（活性還有，但不具備工業價值了）。

化工催化劑的穩定性包括對高溫熱的耐熱穩定性，對摩擦、沖擊、重力作用的機械穩定性和對毒物毒化作用的抗毒穩定性。

1) 耐熱穩定性，一種良好的化工催化劑應能在反應溫度的條件下，長期具有一定水平的活力。高溫反應是比較常見的，然而大多數催化劑有自己的極限溫度，這主要是高溫容易引起催化劑活性組分的微晶燒結長大、晶格破壞或晶格缺陷減少。金屬催化劑通常超過半熔溫度就容易燒結。

2) 機械穩定性，機械穩定性高的催化劑能夠受得住顆粒之間、顆粒與流體之間、顆粒與器壁之間的摩擦與碰擊，且在運輸、裝填及自重負荷或反應條件改變等過程中能不破碎或沒有明顯的粉化，一般用抗壓強度和粉化度來表示機械穩定性。

3) 抗毒穩定性，由于有害雜質（毒物）對催化劑的毒化作用，使催化劑的活性、選擇性或壽命降低的現象稱為催化劑中毒。一般來講，毒物泛指硫化物H2S、COS、SO2、 CS2、RSH、R1SR2、噻吩、R1RRR2、RSO3H等，含磷、含砷、鹵素化合物一級重金屬化合物，金屬有機化合物等；含氧化合物O2、CO2、CO、H2O等。對金屬催化劑，前者會造成永久中毒，後者會造成暫時性（可逆）中毒。

催化劑的中毒現象可以粗略地解釋為表面活性中心吸附了毒物或進一步轉化為穩定的表面化合物，活性位被鈍化或永久占據。

綜上來看，選擇一款性價比高的化工催化劑，價格不是唯一的因素，催化劑具有高的活性及選擇性，長的壽命才是更重要指标。

本文來源：迅凱催化

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