基本介紹
- 中文名：固體觸媒結構
- 含義：固體催化劑
- 要求：形狀和尺寸
- 方法：後成型法和原位成型法
- 領域：工程技術
簡介,後成型法,原位成型法,
簡介
成型就是指在一定外力作用下各類粉體、顆粒、溶液或熔融原料互相聚集，製備成一定形狀、大小和強度的固體顆粒的過程。最初的固體催化劑成型方法是將塊狀催化劑粉碎篩分，獲得粒度適宜的顆粒。這種方法製得的催化劑的形狀和尺寸非常不確定，這對催化劑的套用很不利。隨著固體催化劑成型工藝的發展，這種固體催化劑成型方法的使用已經不多了，只有特殊原因才使用該方法，例如加氫用骨架金屬催化劑和合成氨用熔鐵催化劑等。催化劑成型工藝對它的使用性能有很大影響，主要表現在下邊這些方面:催化劑形狀、尺寸和機械強度必須滿足催化反應器和催化反應過程的要求；催化劑形狀和尺寸必須服從其使用性能的要求;催化劑形狀和尺寸要有利於床層壓力降和傳熱。
後成型法
1、擠條成型
將粘結劑加入到催化劑濾餅或粉末中,經過碾壓捏和形成具有良好塑性的泥狀粘漿，接著採用活塞或螺旋桿將泥狀粘漿從多孔板擠出，並切割成圓柱體，這就是擠條成型方法。催化劑濾餅或粉末的可塑性和粘結劑的種類及加入量決定了擠條成型催化劑的強度。擠條成型一般分為原料的輸送、 壓縮、擠出和切條四步驟，主要用於塑性好的泥狀物料的成型，如果成型原料是粉狀時，需在粉狀原料中加入適當的粘結劑，並碾壓捏合後製成塑性良好的泥料。
2、噴霧成型
噴霧成型是製備微球形催化劑的常用成型方法，就是將懸浮液或膏糊狀物料通過噴霧乾燥原理製成微球形固體顆粒。具體工藝過程：首先採用霧化器將漿液溶液霧化成平均直徑20～60μm 的霧滴，接著在乾燥設備中霧滴與熱風接觸使得霧滴迅速氣化，最後獲得乾燥的顆粒狀產品。這種成型方法有很多優點:乾燥後的成品就是粉末狀或微小的顆粒狀，直接可以使用，省去了粉碎的工序；這種成型工藝製備的催化劑單位質量的比表面積較大，可以改善催化劑性能；通過改變操作條件，直徑和粒度分布等產品的質量指標很容易調控。
3、油中成型
利用在適當pH及濃度下溶膠將發生凝化的性質，溶膠噴滴入熱的礦物油中後在表面張力的作用形成球滴，再經凝膠化過程形成小球，這個過程就是油中成型。常用的油類為煤油、輕油和軸潤滑油等相對密度小於溶膠的液體烴類礦物油。這種成型方法常用於生產高純度球形氧化鋁、 微球矽膠和矽酸鋁球等載體。
4、其他後成型法
除了上述成型法外，後成型法還包括壓片成型、轉動成型、纖維催化劑成型、薄層成型等。壓片成型是最早工業套用的成型方法，是將催化劑和載體等物質放入壓片成型設備中，在外壓力的作用下製成片狀催化劑。壓片成型可以獲得質量均勻，堆密度較高、強度好的催化劑。但是，這種催化劑在使用前需要經行破碎和篩分，比較麻煩，同時大量無用的小顆粒甚至粉末狀物質的形成造成不必要的浪費，因此這種成型方法現在套用已經不多了。轉動成型是常用和較經濟的成型方法，適用於球形催化劑的成型，所得產品粒度較均勻，形狀規則，適合於大規模生產，但產品機械強度不高，表面較粗糙，必要時可增加燒結補強及球粒拋光工序。
原位成型法
原位成型法就是在水熱合成體系中直接合成大顆粒催化劑或負載成型催化劑。該製備方法簡單、節省成本、催化劑利用率高。原位成型法包括直接成型法和原位負載成型法。
劉月明等通過引入晶化助劑用直接成型法製備了TS-1微球催化劑。這種方法製備的催化劑機械強度較好，製備過程無需採用特殊工藝，易於工業化實施；但合成過程中需要使用 TPAOH 為模版劑，成本偏高。劉雅哲等原位負載成型法製得負載TS-1分子篩矽膠微球催化劑，並對其結構和性能進行了表征。結果顯示：TS-1分子篩很好地負載於矽膠表面，使用這種催化劑苯的轉化率達到10.32%，苯酚選擇性達到97.12%。
