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    擠條機成催化劑顆粒的成型方法之一

    2019-04-17 15:29:25??????點擊:

        催化劑顆粒的形狀和尺寸對工業反應器催化劑床層的活性、選擇性、流體阻力、聚塵能力等有影響,主要依據工業催化反應工程設計的最優化條件而定。   
        擠條成型 擠條機主體是直徑100~300mm的圓筒,一端是造型孔板。催化劑物料先制成可塑性泥料,連續或間斷加入圓筒,利用活塞或螺旋迫使泥料從造型孔板的孔中擠出,再切割成接近等長的顆粒。顆粒經干燥、焙燒后,即具有足夠的機械強度。通常切割成直徑2~15mm的圓柱體。若在造型孔板上的圓孔中加上芯子,可制成圓環形。將孔邊制成梅花瓣形,或在芯子上打出槽,即可擠壓出相應的異形催化劑顆粒,如三葉形等。
        壓片成型 一臺壓片機有20~40副沖釘、沖模,它們在一平臺上圍繞中軸排成一圓周。催化劑先被粉碎成直徑小于1mm的碎粒,并與少量潤滑劑(如石墨粉)混勻,然后在沖模內經沖釘壓制成型。調節壓縮比(粉料填充高度和成型后顆粒高度之比)和沖釘壓到粉料上的壓強,可改變顆粒的密度和機械強度。改變沖釘、沖模形狀,可壓制成環形或輪輻形顆粒。粉末壓片的難易程度與其性質(如硬度)有關。
    噴動成型 將催化劑干粉料放入帶有篩板的筒體設備內,熱氣流由下而上形成沸騰床層。按催化劑組分配制好的溶液或固體懸浮液從筒體頂部噴向沸騰床層,物料即以干粉料為核心凝聚干燥,并逐漸長大成球體。篩分一定直徑范圍內的球體作為成品或半成品,直徑太小或太大的球體,經破碎成粉料,再返回床內作種核。此法不象轉盤混合成球那樣能得到直徑均勻的球。   
        液柱成型 如將一定pH和濃度的硅溶液(或鋁溶膠或溶膠與其他組分的混合物)噴滴到加熱的油柱或其他溶液中,溶液滴膠凝成球,沉降到液柱底部,經分離、洗滌、干燥后,即得球體顆粒。
        催化劑的活化和預活化 絕大部分催化劑產品在包裝出廠時處于鈍化狀態,即還未達到催化過程所需的化學狀態和物理結構,還沒有一定性質和質量的活性中心,必須用還原、氧化、 硫化、 熱處理等方法在一定的條件下處理后,才能起良好的催化作用。這些處理過程稱為催化劑活化。大規模生產工業催化劑時,高溫熱處理常在隧道窯中連續進行。
        活化實際上是活性催化劑制造的最后一個操作單元,通常在用戶的反應器中按催化劑制造廠提供的技術進行,而不在催化劑制造廠完成。因活化后的催化劑具很高的表面自由能,能迅速與空氣中的氧作用而燒結失活;而催化劑在運輸、貯存特別是裝填過程中,難于避免和空氣接觸,這可能損害催化劑,危及人身、設備的安全。
        有些催化劑的活化簡單迅速,如甲烷化用催化劑中氧化鎳的還原、某些氧化用催化劑中金屬氧化物的價態變化等,在工業反應條件下,活化在數小時內即可完成。有些催化劑的活化復雜而費時,如合成氨催化劑,出廠時是含少量鋁、鈣原子的強態Fe3O4固溶體,還原為活性α-Fe需5~10天,影響使用廠有效開工時間。催化劑制造廠可預先將其還原為α-Fe,再用含微量氧的惰性氣體使α-Fe上覆蓋一層氧化鐵膜,被氧化的α-Fe只占總的鐵原子的10%左右。這樣既保證運輸、裝填過程的安全,又可節約使用廠還原時間。又如苯或苯酚加氫用NiO/Al2O3催化劑,要求還原溫度為300~350℃,而工業反應器只能達到180~220℃,也可在催化劑制造廠預先還原。其他催化劑也可作類似處理。在催化劑制造中,稱為催化劑預活化(或預還原、預硫化),相應的催化劑稱預活化催化劑,或預還原催化劑、預硫化催化劑。
        催化劑的貯運
        通常用鐵桶包裝,內襯氣密塑料袋。運輸中特別是上下車、船,應避免損害包裝容器或其密封性的操作。絕大多數催化劑會因化學或物理原因(如毛細管冷凝)吸收空氣中的蒸汽,導致機械強度和活性降低。多數催化劑是無機化合物,若包裝密封良好,能貯存數十年而性能不變。極少數催化劑(如預還原金屬催化劑,某些金屬有機化合物),遇水或與水作用會產生氫氣,應保存干燥,放置在通風良好的庫房中。

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