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接下来给大家介绍一下

催化剂载体选择的最后一部分是催化剂载体选择的依据

首先来看一下在催化剂制备过程中选择载体的依据

很多时候引入载体

就是提高活性位的分散度和活性位的稳定性

那么这个时候实际上很多时候

为要提高它的分散度 提高稳定性

就取决于反应过程中的需要

如果反应 是扩散阻力非常大 只能是

外表面的反应

这个时候就希望载体只要分布在

活性组分只要分布在载体外表面就可以了

所以很多时候要选择载体

就要考虑到要制备的催化剂或活性组分的分布方式

也就是将要讲的负载方式

以鸡蛋的形状来

鸡蛋的结构来给大家讲一下

活性组分的分散的方式

有这样所谓的蛋壳型的

也活性组成就在外表面就形成薄薄的蛋壳

也有种是一种蛋白型的

就是活性组分正好在鸡蛋的中间部分就蛋白的部分

也有种是蛋黄型的就是活性组分要在中心

还有种是均匀型的就是整个颗粒上都是活性组分

之所以会有蛋壳 蛋白 蛋黄还有均匀型的

实际上还有很多的考虑

刚刚说的 如果反应是扩散控制的反应

只能外扩散阻力非常大只能在外表面进行

那肯定是要采用蛋壳型的

如果催化剂存在一些毒物

这个时候可能会想

可能在载体表面先把毒物给去掉

所以有蛋白型和蛋黄型的

如果反应是需要它是没有存在扩散主力的

想把所有的活性组分越高分散越好

所以就要有均匀型的

而这些负载要得到蛋壳型的

蛋白型的 蛋黄型的和均匀型的

取决于 载体和活性组分之间的作用力

而作用力是体现在催化剂的材料和制备方法过程中

所以选择载体最重要的依据是通过反应决定催化剂的类型

进而来决定选择载体的过程

所以大家看到这个

就有非常强烈的感官印象就是催化剂设计和制备中

实际上很多过程中是带着目的去设计的

所以实际需求往往就决定了你能选择的方向

另外一个依据是从工业生产角度上讲

要说的控制

速率控制步骤和传质过程中对载体的影响

特别是传质传热的影响是非常重要的作用

首先来看一下的传质传热的影响

这里首先给大家看一下反应热效应对载体导热系数的要求

前面一直给大家说碳化硅

它比表积非常小

但它传热性效果非常好 所以适合于热效应非常大的

那么具体要怎么采用导热系数好的催化剂

实际上在工业催化剂开发过程中已经有很多的经验公式

今天给大家介绍的这个公式

实际上指的催化剂的粒子和流体之间最大的温差

大家都知道温差越大说明

热效应就是越大

所以看看ΔT跟哪些参数有关系

首先K是热导系数 也就是说

温差跟的热导系数是成反比的

如果热导系数越大 温差就越小

同时还跟反应热有关系这肯定是成正比的

还跟它的扩散系数

反应流体之间扩散快慢 有很大关系

除了这以外还跟粒子表面的外表面的浓度也有很大关系

这外表面浓度实际上体现的就是

跟反应条件也跟它表面性质有关系

但是总体来说 如果热效应非常大要选择

载体导热系统比较好的载体材料

另外一个方面我们要知道实验装置上

因为这个表面浓度是不能够无限增大的

所以很多时候 在一些特殊反应条件下

有时候可能就最多就考虑

载体导热系数还要结合载体表面积的大小

相当于 跟活性组分的接触程度

除了那个导热系统以外还要考虑到

反应器对载体的颗粒度

形貌还有重度或是密度的要求

固定床催化剂一般采用的是一种比较小的粒径

这样这种粒径实际上是因为

固定床一般是外表面反应 内表面不能被充分利用

所以要求的是它在外表面 它活性组分分散的越好

这时候载体最主要的作用是

是要利用它来 降低床层的压力

不要使反应压力过高或压力过高影响的粉碎

这个时候不仅对粒径有要求

有时候对的形貌有要求

催化剂颗粒要做成一种

实心的粒状圆柱状还是这种圆环状

实际上都取决于 反应器的

传质传热特别是压力变化影响

这里给大家总结一下或介绍流化床反应器里

对催化剂颗粒要求

这里面给出的是临界的流化 临界流速和带出流速

流化床工艺中要考虑到所有的物料都是循环

催化剂都是循环

这时候就要考虑到那个进料的速度跟带出速度

这决定了整个反应过程中

不仅仅有热效应还有生产效率

我们来看一下临界速度和带出速度跟哪些因素有关系

可以看到这些参数既跟催化剂颗粒平均粒径有关系

还跟催化剂本身的密度

还有用的气体流体 粘度存在很大关系

在工业条件下 采用流化速率一般是0.2到1.0

那么很多时候工业催化剂的开发

是由反应器来决定了催化剂载体的选择

如果流化速度决定了

那么反器已经决定了

这个时候能变的是什么

这两个参数不能变了以后

固定以后 流速固定后最终能变的是

催化剂颗粒的平均直径 还有催化剂颗粒的密度

所以能变的就只有这两点

而催化剂的颗粒密度

基本上讲了 就是一般催化剂制备过程中

这种喷雾干燥成型的方法

所以这个时候选择载体的时候就要考虑到

载体能否成型容易

另外它载体的密度有多大

这些是决定流化床催化剂

如何来选择载体非常重要的依据

所以一定要注意到固体和流体的匹配

因为有些反应条件下如果是气体种类确定

密度 粘度决定还可以改变什么

可能还可以改变气体的流速

所以固体和流体不仅在用量的角度上

或是进料速度上也要进行个匹配

特别是有一些特殊的反应

我一定要得到抗磨损强度非常好的载体

这个时候 一般 成型载体一般用的是氧化硅或者氧化铝

一般硅成型比较困难

所以这个时候如果要看磨损情况下

就要氧化铝

那么氧化铝 很显然它的颗粒度密度就决定了平均粒径

实际上基本上也就定了

考虑到氧化铝太细太小也不好

所以这个时候如果要来解决问题

反过来可能就要将这个气体流体的引入状态

进行变化

要采用什么样流体或采用压力的气体来传输流体

应该来说 很多时候在

工业催化剂的开发过程中特别是载体选择

是受催化反应器的的反应条件的影响的

最后一个非常现实的依据就是

催化剂的生产经济 成本是要考虑的

举个例子就是重整催化剂

我们都知道 它最重要的成本来来源是载体

就是载体

η氧化铝或γ氧化铝 要高纯度的

一吨的种载体 氧化铝

市场价格可能是几十万

而传统的氧化铝可能价格在几千块钱左右

为什么重整时候只能选择这载体

这就要考虑到催化剂成本的经济性

大家都知道把载体做得越纯 它稳定性会越好

但是我们说了

这种高纯度的氧化铝只能适合于重整催化剂

而不会适用于大家说加氢脱硫催化剂

实际上最本质原因是就要考虑到

催化剂生产成本的经济性 还有生产的效益

这个是做工业催化剂设计的人必须要注意的内容