【正文】 催化劑工業(yè)的發(fā)展前景回顧 20 世紀 80 年代末對催化劑制備技術的要求，主要集中在高催化活性、高選擇性、壽命、強度、開車投產、制備可重復、加工步驟合適、生產成本等方面，但是，到 90 年代末，對催化劑制備技術的要求，服從全球性目標，對進入 21 世紀的要求，確認催化科學和人類的保健、食物供應，能源和新材料四個方面密切有關，集中強調要為全球經(jīng)濟增長和可持續(xù)發(fā)展的目標努力，突出的是“環(huán)境經(jīng)濟問題” ?？紤]用惰性固體替代副食性或易揮發(fā)的催化劑；保護大氣環(huán)境；提高催化劑的選擇性，減少不必要的副產物；催化劑具有疏水性，不易造成污第一章 引言 4 染源。以上說明總體上對催化劑研究、開發(fā)、制備和生產提出了更高要求。 一、光催化作用及應用 光催化反應是光化學反應與催化反應的融合，它是在光和催化劑同時存在時才進行的反應。o32 的光催化固定是較吸引人的課題。 二、電催化作用及應用 電催化是使電極、電解質界面上的電荷轉移加速反應的一種催化作用。第一章 引言 5 三、 光電催化及其應用光電催化反應可看成是同時具有光催化、電催化特點的反應，它既是光催化的特例，也是電催化的特例。催化劑這個名詞也正不知不覺的深入到我們生活的各個角落，逐步被人們所熟悉。過程中主要包括的機械部分是可調速直條機機械系統(tǒng)和以及切粒機機械系統(tǒng)。而且隨著現(xiàn)在新型催化劑的開發(fā)和投產，使得催化劑的用途也越來越廣。而隨著第一章 引言 6 我國從事催化劑生產開發(fā)人員的努力，在國內有很多催化劑制備工藝已經(jīng)趕上了國外先進水平。但是目前國內大多數(shù)固體催化劑生產廠家采用的成型方法卻不是以擠條成型為主，因為在擠條成型催化劑擠出成型后的處理加工上，所需要的機械設備還不夠成熟，不是自動化程度太低，提高了成本，降低了生產效率，導致催化劑不能夠大規(guī)模生產，就是設備太過簡單，產品達不到生產使用要求。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。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。催化劑制造工藝的多變性，是其他化工產品生產中少見的。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)展的新方法有化學鍵合法、纖維化法等。乙苯脫氫制苯乙烯的 FeCrKO 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。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)，即得最終產品。將載體瀝干，經(jīng)干燥、煅燒，載體內表面上即附著一層所需的固態(tài)金屬氧化物或其鹽類。另有一種方法是將球狀載體裝入可調速的轉鼓內，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。將精選磁鐵礦與有關的原料在高溫下熔融、冷卻、破碎、篩分，然后在反應器中還原。離子交換法 某些晶體物質（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。發(fā)展中的新方法 ①化學鍵合法。將這類載體與膦、胂或胺反應，使之膦化、胂化或胺化,然后利用表面上磷、砷或氮原子的孤電子對與過渡金屬絡合物中心金屬離子進行配位絡合，即可制得化學鍵合的固相催化劑，如丙烯本體液相聚合用的載體──齊格勒－納塔催化劑的制造。根據(jù)實用情況，將纖維催化劑壓制成各種形狀和所需的緊密程度，如用于汽車排氣氧化的催化劑，可壓緊在一個短的圓管內。而催化劑的形狀和成型工藝在很大程度上影響著催化劑的使用性能。隨著對催化劑使用性能要求的不斷提高，及成型技術的迅速發(fā)展，催化劑的形狀要求逐漸與使用性能一致了。隨著成型技術的發(fā)展，粒徑大于 4～5（微米）的固定床催化劑形狀豐富多樣起來。催化劑的活性與其表面積關系極大，為此只要催化劑機械強度和壓降允許，應盡量提高催化劑的表面利用旱，單位體積反應器內容納的催化劑外表面積越大，則催化活性越高，生產效率越高。第二章 固體催化劑制造及成型 4 壓片成型法制得的產品具有顆粒形狀一致、大小均勻、表面光滑、機械強度高等特點。在實際生產中往往要經(jīng)過許多必要的條件試驗和多年的實際操作經(jīng)驗積累之后．才能使某種具體的催化劑壓片工藝達到比較完善的程度。通常是比表面積（單位質量催化劑的內外表面積合什，m 2?g1勺隨成型壓力的提高而逐漸變小，并在出現(xiàn)極小值之后再回升。成型壓力對某些催化劑的橘性和穩(wěn)定性有影響，這除了由于上述種種物理結構變化可能會影響到催化劑活性等化學性質的這一層因素而外，有時還應考慮到，在成型壓力和驟然的摩擦升溫下，催化劑組分間的化學結構有變化的可能。其薄膜膠黏劑一般是水。必要時，成型后可輔以燒結補強。 油中成型 油中成型常用于生產高純度氧化鋁球、微球硅膠和硅酸鋁球等。微球的粒度為 50～500nm，小球的粒度為 2～5mm，表面光滑，有良好的機械強度。噴霧法的主要優(yōu)點是：①物料進行干燥的時間短，一般只需要幾秒到幾十秒?！?0176。 轉動成型法所得產品粒度比較均勻，形狀規(guī)則，也是一種比較經(jīng)濟的成型方法，適合于大規(guī)模生產。粉末顆粒愈細，成型物機械強度愈高。噴射量小，成球時間相對比較長，且造成球體內外濕度不均勻。為了使造球順利進行，最好加人少量預先制備的核。 它有一個頓斜的轉盤，其上放置粉狀原料。球的大小一方面由噴淋水量控制，另一方面可由操縱機構調節(jié)成球盤與水平線的角度，從而調節(jié)球在旋轉盤上的停留時間來控制。由此可見, 擠條機在催化劑成型生產中占有著極其重要位置, 是一種必不可少的成型生產設備。有硬粒的混合均勻的物料常因粒子堵塞多孔過濾網(wǎng)而迫使擠條無法進行。另外也要考慮到擠條成型后的干燥操作。水合氧化鋁粉末中粒子的大小必須有適當?shù)谋壤?，一般要嚴格控制物料的篩分規(guī)格。比較簡單的擠條裝置是活塞式（注射式）擠條機．這種裝置能使物料在壓力的作用下，強制穿過一個或數(shù)個孔板，最常見的擠條成型裝置是螺旋擠條機（單螺桿） ，其結構示意于圖 11。而傳送帶本身分為兩部分，前部分是水平傳送，前半部分的尾部按裝了氣動切斷裝置（即氣動切斷刀） ，在水平部分的尾部將條形催化劑切成短條。催化劑經(jīng)過切粒機切粒后，成為成品。再者，固體催化劑物料塑性比較好，但是硬度不高，經(jīng)第三章 設備工作原理及存在問題 1 過擠條機擠條后，在沒有外力的情況下，條形物料在傳送過程中很容易變形，不能夠保持較好的直度。這樣的話就提高了自動化機械設備的設計難度。 問題的解決方案針對以上這幾點，本課題在直條機機構中設計了可調速傳送機構，用來解決這些問題。如果把帶速調到比擠出機的擠出稍快點，而且傳送帶也是順著條形物料的擠出方向移動，那么在條形催化劑物料和傳送帶之間就會產生一個摩擦力，這個摩擦力也是指向帶的移動方向的，那么條形催化劑物料會因為帶的正向摩擦力而被拉直，不會產生彎曲的狀況。問題也得以解決。但必須要保證兩個短軸有一定的同軸度，才能使?jié)L筒軸旋轉順暢。傳送帶的動力系統(tǒng)是電機，所以選用可調速電機。外形尺寸和型號如下圖所示： 由于電機的軸上帶著鍵槽，這個公司的產品直接可以和軸相連，剩去了連軸器 。 軸承掛板和軸承座板軸承掛板和軸承座板的作用是安裝軸承。因為課題中設計有可調架板，傳送帶后半部分角度可調，所以傳送帶必須要長一些，以應付架板所調到的不同角度，這就需要緊帶軸來緊帶。在直條機機構中設計了可調速傳送機構，解決了由于擠條機中催化劑泥料的分布不均勻，擠條機擠條后，在沒有外力的情況下，條形物料在傳送過程中很容易變形，不能夠保持較好的直度的問題。致謝 0 致謝本設計的完成離不開指導老師程衛(wèi)東的悉心指導。他忘我的工作精神和樂觀向上的性格給我留下了深刻的印象。[2]《固體催化劑的研究方法》 ，中國科學院研究生教育叢書。[6]《機械原理》 ，東南大學機械學學科組、高等教育出版社。[10] Bansal .,Charras .,Hamilton . A roller type positive feed mechanism for seed metering ..,1989,43:2331.