Sinteren is het meest voorkomende onomkeerbare deactiveringsverschijnsel van industriële katalysatoren onder hoge- temperatuuromstandigheden, en komt veel voor in chemische eenheden zoals katalytisch kraken, rookgasdenitrificatie en hydrogeneringsreactoren. In tegenstelling tot koolstofafzetting en katalysatorvergiftiging, die via regeneratie kunnen worden hersteld, veroorzaakt sinteren permanente structurele schade aan katalysatoren die niet kan worden gerepareerd en volledige vervanging vereist. Het is een sleutelfactor die de bedrijfscycli van de eenheden verkort en de productiekosten verhoogt.
De meeste industriële katalysatoren zijn ondersteunde katalysatoren waarvan de katalytische activiteit afkomstig is van metaaldeeltjes van nano-grootte die op het drageroppervlak zijn verspreid. De reactie-efficiëntie is sterk afhankelijk van het grote specifieke oppervlak en de overvloedige actieve plaatsen die door kleine metaaldeeltjes worden geboden. Onder bedrijfsomstandigheden zoals continue oververhitting, langdurig gebruik van -hoge- temperaturen of hoge temperaturen in combinatie met waterdamp, neemt de stabiliteit van metaaldeeltjes drastisch af. Fijne metaaldeeltjes migreren, botsen en smelten op het drageroppervlak, wat resulteert in een continue deeltjesgroei en ernstige agglomeratie.
Samen met de agglomeratie van metaaldeeltjes worden katalysatordragers tegelijkertijd afgebroken. Gangbare poreuze dragers zoals aluminiumoxide en moleculaire zeven lijden onder extreem hoge temperaturen aan het instorten van de poriën en kristalfasetransformatie. Hun poreuze structuur wordt vernietigd en het specifieke oppervlak neemt scherp af, waardoor de functie om actieve metalen te verspreiden en te immobiliseren verloren gaat. Vergrote metaaldeeltjes en beschadigde dragerstructuren verminderen de actieve locaties en de katalytische prestaties drastisch, waardoor de conversiepercentages van de eenheidsreacties afnemen en het energieverbruik toeneemt.
Belangrijke oorzaken van het sinteren van katalysatoren zijn onder meer plotselinge temperatuurstijgingen, plaatselijke oververhitting, scherpe temperatuurschommelingen en overmatige waterdamp in het reactiesysteem. Omdat het een onomkeerbare deactiveringswijze is, kan sinteren niet worden teruggewonnen via conventionele processen zoals het verbranden, zuiveren of regeneratie van cokes, waardoor het een lastige katalysatorstoring wordt in de industriële productie.
Stabiele bedrijfsomstandigheden vormen het kernprincipe om sinteren van de katalysator te voorkomen. Operators moeten de reactietemperaturen strikt controleren om oververhitting en temperatuurschommelingen te voorkomen, temperatuurschommelingen te minimaliseren en de waterdampconcentratie in het systeem te beperken. Ondertussen kunnen het optimaliseren van dragerstructuren en het toevoegen van zeldzame aardadditieven de metaaldeeltjes aan het oppervlak immobiliseren en de migratie en agglomeratie van deeltjes beperken. Deze methoden verbeteren effectief de hoge-temperatuurstabiliteit van katalysatoren, verlengen de levensduur en zorgen voor een stabiele- lange termijn werking van productie-eenheden.