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1、工業(yè)催化劑的制備浸漬法浸漬法將載體放到含有活性物質(zhì)、助劑成分的液體或氣體中浸漬,依靠毛細(xì)管壓力進(jìn)入使組分進(jìn)入載體內(nèi)部,同時組分還會在載體表面上吸附。使活性組分在載體表面吸附直到平衡,除去剩余液體,進(jìn)行干燥、焙燒、活化(還原)等后處理優(yōu)點使用已經(jīng)制成的各種形狀尺寸的催化劑載體;可以選擇具有合適比表面、孔徑、強(qiáng)度、導(dǎo)熱率性能的載體;被負(fù)載組分分布在載體表面,利用率高、成本低;生產(chǎn)方法比較簡單易行,生產(chǎn)能力高載體的選擇1.物理因素適宜的形狀、大小、比表面、孔結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性能好2.化學(xué)因素表面酸堿性和足夠的吸水性不含使催化劑中毒和導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生的物質(zhì)原
2、料易得,制備簡單,無污染浸漬液的配制根據(jù)活性組分在載體上分布形式的要求,選擇適宜的鹽溶液通常采用硝酸鹽、氯化物、有機(jī)酸鹽、銨鹽的浸漬液浸漬液的濃度注意事項:濃度過高,活性組分在孔內(nèi)分布不均勻,易得到較粗的金屬顆粒且粒徑分布不均勻濃度過低,一次浸漬達(dá)不到要求,必須多次浸漬,費時費力活性組分在載體上的分布與控制浸漬時溶解在溶劑中含活性組分的鹽類(溶質(zhì))在載體表面的分布,與載體對溶質(zhì)和溶劑的吸附性能有很大的關(guān)系一般認(rèn)為活性組分在一個孔內(nèi)吸附動態(tài)平衡,其模型可能有以下四種情況:1.快速吸附2.靜置、吸附、溶解平衡3.過量活性組分4.活性組分不足競爭吸附原理及
3、模型吸附速度和擴(kuò)散速度不同,活性組分分布往往不均勻在浸漬溶液中,除含有活性組分外,再加入適量第二組分(一般為酸類),該組分也吸附在載體上,加入的第二組分稱為競爭吸附劑采用競爭吸附劑提高活性組分的分布均勻性浸漬前單純氯鉑酸浸漬有競爭吸附劑競爭吸附模型示意圖載體上活性組分的分布均勻型(uniformtype)蛋殼型(egg-shelltype)蛋白型(egg-whitetype)蛋黃型(egg-yolktype)浸漬顆粒的熱處理過程干燥過程中活性組分的遷移負(fù)載型催化劑的焙燒與活化互溶與固相反應(yīng)各種浸漬法及評價過量浸漬法本法系將載體泡人過量的浸漬溶液中,即
4、浸漬溶液體積超過載體可吸收體積,待吸附平衡后,濾去過剩溶液,干燥、活化后便得催化劑成品。等體積浸漬法將載體浸入到過量溶液中,整釜溶液的成分將隨著載體的浸漬而被改變,釋放到溶液中的碎物可形成淤泥,使浸漬難于完全使用操作溶液。因而工業(yè)上使用等體積浸漬法(吸干浸漬法),即將載體浸到初濕程度,計算好溶液的體積,做到更準(zhǔn)確地控制浸漬工藝。工業(yè)上,可以用噴霧使載體與適當(dāng)濃度的溶液接觸,溶液的量相當(dāng)于已知的總孔體積,這樣做可以準(zhǔn)確控制即將摻入催化劑中的活性組織的量。各個顆粒都可達(dá)到良好的重復(fù)性,但在一次浸漬中所能達(dá)到最大負(fù)載量,要受溶劑溶解度的限制。在任何情況下,
5、制成的催化劑通常都要經(jīng)過干燥與焙燒。在少數(shù)情況下,為使得有效組分更均勻地分散,可將浸漬過的催化劑浸入到一種試劑中,以使發(fā)生沉淀,從而可使活性組分固定在催化劑內(nèi)部。本法將載體與它可吸收體積的浸漬溶液相混合,由于浸漬溶液的體積與載體的微孔體積相當(dāng),只要充分混合,浸漬溶液恰好浸透載體顆粒而無過剩,可省略廢液的過濾與回收。但是必須注意,浸漬溶液體積是浸漬化合物性質(zhì)和浸漬溶液黏度的函數(shù)。確定浸漬溶液體積,應(yīng)預(yù)先進(jìn)行試驗測定。等體積浸漬可以連續(xù)或間斷進(jìn)行,設(shè)備投資少,生產(chǎn)能力大,能精確調(diào)節(jié)附載量,所以工業(yè)上廣泛采用。多次浸漬法本法即浸漬、干燥、焙燒反復(fù)進(jìn)行數(shù)次。
6、采用這種方法的原因有兩點。第一,浸漬化合物的溶解度小,一次浸漬不能得到足夠大的附載量,需要重復(fù)浸漬多次;第二,為避免多組分浸漬化合物各組分間的競爭吸附,應(yīng)將各別組分按秩序先后浸漬。每次浸漬后,必須進(jìn)行干燥和焙燒,使之轉(zhuǎn)化為不溶性的物質(zhì),這樣可以防止上次浸載在載體的化合物在下一次浸漬時又溶解到溶液中,也可以提高下一次浸漬時載體的吸收量。例如,加氫脫硫CO2O3-MoO3/A12()3催化劑的制備,可將氧化鋁先用鈷鹽溶液浸漬,干燥、焙燒后再用鉬鹽溶液按上述步驟處理。必須注意每次浸漬時附載量的提高情況。隨著浸漬次數(shù)的增加,每次附載增量將減少。多次浸漬法工藝
7、過程復(fù)雜,勞動效率低,生產(chǎn)成本高,除非上述特殊情況,應(yīng)盡量少采用。蒸氣相浸漬法除了溶液浸漬之外,亦可借助浸漬化合物的揮發(fā)性,以蒸氣相的形式將它附載到載體上。這種方法首先應(yīng)用正丁烷異構(gòu)化過程中的催化劑,催化劑為A1C13/鐵釩土。在反應(yīng)器內(nèi)先裝入鐵釩土載體,然后以熱的正丁烷氣流將活性組分A1C13氣溫升,而有足夠的AICl3沉淀在載體鐵礬土上后氣化,并使A1C13微粒與丁烷一起通過鐵礬土載體的反應(yīng)器,當(dāng)附載量足夠時,便轉(zhuǎn)入異構(gòu)化反應(yīng)。用此法制備的催化劑,在使用過程中活性組分也容易流失。為了維持催化性穩(wěn)定,必須連續(xù)補加浸漬組分。適用于蒸氣相浸漬法的活性組
8、分沸點通常比較低。謝謝!