Quá trình thiêu kết là hiện tượng khử hoạt tính không thể đảo ngược phổ biến nhất của các chất xúc tác công nghiệp trong-điều kiện nhiệt độ cao, xảy ra rộng rãi trong các đơn vị hóa học như Cracking xúc tác, khử nitrat khí thải và lò phản ứng hydro hóa. Không giống như sự lắng đọng carbon và ngộ độc chất xúc tác, có thể được phục hồi thông qua quá trình tái sinh, quá trình thiêu kết gây ra hư hỏng cấu trúc vĩnh viễn cho các chất xúc tác không thể sửa chữa được và cần phải thay thế hoàn toàn. Đây là yếu tố chính rút ngắn chu kỳ hoạt động của đơn vị và tăng chi phí sản xuất.
Hầu hết các chất xúc tác công nghiệp đều là chất xúc tác được hỗ trợ có hoạt tính xúc tác bắt nguồn từ các hạt kim loại có kích thước nano{0}}phân tán trên bề mặt chất mang. Hiệu suất phản ứng phụ thuộc rất nhiều vào diện tích bề mặt riêng lớn và các tâm hoạt động dồi dào được cung cấp bởi các hạt kim loại nhỏ. Trong các điều kiện hoạt động bao gồm nhiệt độ quá cao liên tục, dịch vụ ở nhiệt độ-cao{4}}trong thời gian dài hoặc nhiệt độ cao cùng với hơi nước, độ ổn định của các hạt kim loại giảm mạnh. Các hạt kim loại mịn di chuyển, va chạm và hợp nhất trên bề mặt chất mang, dẫn đến sự phát triển hạt liên tục và kết tụ nghiêm trọng.
Cùng với sự kết tụ của các hạt kim loại, chất mang xúc tác bị phân hủy đồng thời. Các chất mang xốp thông thường như alumina và sàng phân tử bị xẹp lỗ chân lông và biến đổi pha tinh thể dưới nhiệt độ cực cao. Cấu trúc xốp của chúng bị phá hủy và diện tích bề mặt riêng giảm mạnh, mất đi chức năng phân tán và cố định các kim loại hoạt động. Các hạt kim loại phóng to và cấu trúc chất mang bị hư hỏng làm giảm đáng kể vị trí hoạt động và hiệu suất xúc tác, làm giảm tốc độ chuyển đổi phản ứng đơn vị và tăng mức tiêu thụ năng lượng.
Các yếu tố chính gây ra quá trình thiêu kết chất xúc tác bao gồm nhiệt độ tăng đột ngột, nhiệt độ quá cao cục bộ, dao động nhiệt độ đột ngột và lượng hơi nước quá mức trong hệ thống phản ứng. Là một chế độ ngừng hoạt động không thể đảo ngược, quá trình thiêu kết không thể được phục hồi thông qua các quy trình thông thường như đốt than cốc, tẩy hoặc tái sinh, khiến nó trở thành một lỗi xúc tác rắc rối trong sản xuất công nghiệp.
Điều kiện vận hành ổn định đóng vai trò là nguyên tắc cốt lõi để ngăn chặn quá trình thiêu kết chất xúc tác. Người vận hành phải kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ phản ứng để tránh nhiệt độ quá cao và thất thoát nhiệt, giảm thiểu sự dao động nhiệt độ và hạn chế nồng độ hơi nước trong hệ thống. Trong khi đó, tối ưu hóa cấu trúc chất mang và bổ sung thêm chất phụ gia đất hiếm có thể cố định các hạt kim loại trên bề mặt và hạn chế sự di chuyển và kết tụ của hạt. Những phương pháp này cải thiện hiệu quả-độ ổn định nhiệt độ cao của chất xúc tác, kéo dài tuổi thọ sử dụng và đảm bảo-hoạt động ổn định lâu dài của các đơn vị sản xuất.