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催化劑三劑產(chǎn)品制備設(shè)備和裝置

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公司新聞
催化劑載體廠家談造紙用固體催化劑的制造方法
2023-06-2343
        在催化劑工業(yè)中所用的原料包括周期表中列舉的大部分元素及其化合物,主要是涉及過渡元素及其化合物及硅、鋁化合物等。此外,還有某些礦物,如從釩鈦磁鐵礦制造五氧化二釩。原料經(jīng)物理的、化學(xué)的加工,制成具有特定的化學(xué)組成、物理結(jié)構(gòu)以及一定尺寸、形狀(圓柱形、球形、片形、環(huán)形、異形、無定形等)的顆粒,才具有特定的催化性能。根據(jù)工業(yè)反應(yīng)器不同結(jié)構(gòu)和操作條件的要求,顆粒的當(dāng)量直徑由數(shù)十毫米至數(shù)微米不等。均相催化劑(如含有金屬離子的溶液)一般都在使用現(xiàn)場配制。 

催化劑制造的主要特點是工藝和設(shè)備的多變性。催化劑的性能(催化活性、催化劑選擇性、催化劑壽命等)對用戶的經(jīng)濟效益有重大的影響,因而各催化過程所用催化劑更換頻繁,這迫使催化劑制造工廠經(jīng)常調(diào)整設(shè)備和工藝條件。目前,工業(yè)用催化劑有數(shù)百種,一些著名的催化劑廠通常有十多條生產(chǎn)線,能制造數(shù)十種催化劑,大部分設(shè)備布置在鋼結(jié)構(gòu)的多層平臺上,以便于在制造工藝改變時調(diào)整各單元操作設(shè)備,或不同生產(chǎn)線的設(shè)備交叉組合。催化劑制造工藝的多變性,是其他化工產(chǎn)品生產(chǎn)中少見的。制造催化劑所用設(shè)備的材質(zhì)是重要的,由于設(shè)備腐蝕污染物料,往往會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量,對制造過程要加以嚴(yán)格控制,以保證對制造結(jié)果的重復(fù)性。

    制造方法
    制造催化劑的每一種方法,實際上都是由一系列的操作單元組合而成。為了方便,人們把其中關(guān)鍵而具特色的操作單元的名稱定為制造方法的名稱。傳統(tǒng)的方法有機械混合法、沉淀法、浸漬法、溶液蒸干法、熱熔融法、浸溶法(瀝濾法)、離子交換法等,近十年來發(fā)展的新方法有化學(xué)鍵合法、纖維化法等。

    機械混合法 將兩種以上的物質(zhì)加入混合設(shè)備內(nèi)混合。此法簡單易行,例如轉(zhuǎn)化-吸收型脫硫劑的制造,是將活性組分(如二氧化錳、氧化鋅、碳酸鋅)與少量粘結(jié)劑(如氧化鎂、氧化鈣)的粉料計量連續(xù)加入一個可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和傾斜度的轉(zhuǎn)盤中,同時噴入計量的水。粉料滾動混合粘結(jié),形成均勻直徑的球體,此球體再經(jīng)干燥、焙燒即為成品。乙苯脫氫制苯乙烯的Fe-Cr-K-O催化劑,是由氧化鐵、鉻酸鉀等固體粉末混合壓片成型、焙燒制成的。利用此法時應(yīng)重視粉料的粒度和物理性質(zhì)。

    沉淀法 此法用于制造要求分散度高并含有一種或多種金屬氧化物的催化劑。在制造多組分催化劑時,適宜的沉淀條件對于保證產(chǎn)物組成的均勻性和制造優(yōu)質(zhì)催化劑非常重要。通常的方法是在一種或多種金屬鹽溶液中加入沉淀劑(如碳酸鈉、氫氧化鈣),經(jīng)沉淀、洗滌、過濾、干燥、成型、焙燒(或活化),即得最終產(chǎn)品。如果在沉淀桶內(nèi)放入不溶物質(zhì)(如硅藻土),使金屬氧化物或碳酸鹽附著在此不溶物質(zhì)上沉淀,則稱為附著沉淀法。沉淀法需要高效的過濾洗滌設(shè)備,以節(jié)約水,避免漏料損失。

    浸漬法 將具有高孔隙率的載體(如硅藻土、氧化鋁、活性炭等)浸入含有一種或多種金屬離子的溶液中,保持一定的溫度,溶液進入載體的孔隙中。將載體瀝干,經(jīng)干燥、煅燒,載體內(nèi)表面上即附著一層所需的固態(tài)金屬氧化物或其鹽類。浸漬法可使催化活性組分高度分散,并均勻分布在載體表面上,在催化過程中得到充分利用。制備含貴金屬(如鉑、金、鋨、銥等)的催化劑常用此法,其金屬含量通常在 1%以下。制備價格較貴的鎳系、鈷系催化劑也常用此法,其所用載體多數(shù)已成型,故載體的形狀即催化劑的形狀。另有一種方法是將球狀載體裝入可調(diào)速的轉(zhuǎn)鼓內(nèi),然后噴入含活性組分的溶液或漿料,使之浸入載體中,或涂覆于載體表面。

 噴霧蒸干法 用于制顆粒直徑為數(shù)十微米至數(shù)百微米的流化床用催化劑。如間二甲苯流化床氨化氧化制間二甲腈催化劑的制造,先將給定濃度和體積的偏釩酸鹽和鉻鹽水溶液充分混合,再與定量新制的硅凝膠混合,泵入噴霧干燥器內(nèi),經(jīng)噴頭霧化后,水分在熱氣流作用下蒸干,物料形成微球催化劑,從噴霧干燥器底部連續(xù)引出。
   

    熱熔融法 主要用于制造氨合成所用的鐵催化劑。將精選磁鐵礦與有關(guān)的原料在高溫下熔融、冷卻、破碎、篩分,然后在反應(yīng)器中還原。

    浸溶法 從多組分體系中,用適當(dāng)?shù)囊簯B(tài)藥劑(或水)抽去部分物質(zhì),制成具有多孔結(jié)構(gòu)的催化劑。例如骨架鎳催化劑的制造,將定量的鎳和鋁在電爐內(nèi)熔融,熔料冷卻后成為合金。將合金破碎成小顆粒,用氫氧化鈉水溶液浸泡,大部分鋁被溶出(生成偏鋁酸鈉),即形成多孔的高活性骨架鎳。

    離子交換法 某些晶體物質(zhì)(如合成沸石分子篩)的金屬陽離子(如Na+)可與其他陽離子交換。 將其投入含有其他金屬(如稀土族元素和某些貴金屬)離子的溶液中,在控制的濃度、溫度、pH條件下,使其他金屬離子與 Na+進行交換。由于離子交換反應(yīng)發(fā)生在交換劑表面,可使貴金屬鉑、鈀等以原子狀態(tài)分散在有限的交換基團上,從而得到充分利用。此法常用于制備裂化催化劑,如稀土-分子篩催化劑。

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