中空催化剂载体生产工艺设计研究报告

1、-SHANDONG毕业论文中空催化剂载体生产工艺研究学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 学生： 王晓杰 学 号：指导教师： 王 捷 2021 年 6 月. z-摘 要活性氧化铝可以作为良好的催化剂载体，它比外表积高，有良好的吸附性且具备多孔性的特点，制造空心球形活性催化剂载体具有很大的工业价值。 本试验做了以下三个方面工作：选择海藻酸钠和氯化钙反响生成明胶做种子；滚动成型，制作具有氧化铝外壳的氧化铝小球；分析氧化铝小球的堆积密度、吸水性、强度。选择海藻酸钠和氯化钙反响生成的明胶作为种子，采用了滚动成型的方法，制造了一种有活性氧化铝外壳的氧化铝小球。再经高温煅烧，挥发掉球种子从而制

2、作出中空型氧化铝小球。测试此种氧化铝球的堆积密度、吸水性、强度等指标发现，不同直径的氧化铝球，在煅烧以后，堆积密度都大幅降低，最少的降低0.2772g/ml,最多的减少了0.3007g/ml，且从中可以看出，氧化铝球的直径越大，其堆积密度减少的量越多；mm围吸水率相对较高，直径在3.5-4mm围吸水率相对较低；一样中空大小的条件下，中空氧化铝球的强度随着壁厚的增加而逐渐增大，壁厚越大，承受的压力就越大。但总体上较实心球强度略小。关键词：海藻酸钠 氧化铝 滚动成型 中空 . z-AbstractActivated alumina catalyst carrier can be a good ,

3、high specific surface area which has a good adsorption characteristics and have a porous , hollow spherical manufacturing active catalyst carrier having a great industrial value.The tests done the following three aspects of the work: Select gelatin sodium alginate and calcium chloride react for seed

4、 ; roll forming to produce alumina having an alumina ball housing ; analysis of bulk density of the alumina pellets , water absorption, strength.Select sodium alginate and calcium chloride produced by the reaction of gelatin as a seed , using a roll molding method , an active alumina manufactured ho

5、using alumina pellets . And then by high temperature calcination, evaporate thus produce seeds inside a hollow sphere alumina pellets.Bulk density , water absorption and strength of alumina balls of this inde* test found that different diameter alumina balls , after calcination , the packing density

6、 is significantly reduced , at least to reduce 0.2772g/ml, reduced ma*imum 0.3007g / ml, respectively can be seen, the greater the diameter of the alumina balls , bulk density , the more the reduced amount ; hollow alumina spheres water absorption of about 0.5 , when the diameter in the range 4.0-4.

7、5mm relatively water absorption high , 3.5-4mm in diameter in the range of relatively low water absorption ; hollow size under the same conditions , the strength of the hollow aluminum ball and the wall thickness increases gradually increased , the greater the thickness , the greater the pressure .

8、But on the whole smaller than the strength of the medicine ball .Keywords : alginate molding hollow aluminum rolling. z-目录摘 要IAbstractII目录III第一章 引言11.1课题的意义11.2催化剂载体的概述11.2.1催化剂载体的定义11.2.2催化剂载体的种类21.2.3催化剂载体的国国外的研究现状31.2.4催化剂载体的未来开展方向41.2.5.1氧化铝在催化剂方面的应用51.2.5.2氧化铝在吸附领域的应用61.2.7活性氧化铝的开展及其产业化61.3课题研究

9、的目的和研究容91.3.1研究目的：91.3.2研究容：9第二章 试验方法112.1试剂和仪器112.1.1主要试剂112.1.2主要仪器112.2 海藻酸钠物体的配制122.3氯化钙溶液的配制122.4海藻酸钠物体制作种子122.5海藻酸钠与果胶混合制种子142.6氧化铝球的制备152.7中空氧化铝球的制备16第三章 结果与讨论173.1中空氧化铝球的堆积密度分析173.2中空氧化铝球吸水性分析173.3中空氧化铝球强度分析18第四章 结论20第五章 参考文献21致22. z-第一章 引言1.1课题的意义在现代的石油、化学工业中，90%以上的化学反响是通过催化剂来实现的。新能源的开发、环境污

10、染整治、资源综合利用、新工艺技术的开发都离不开催化剂和催化技术。催化技术与催化科学已经成为当代石油化工、化学工业的基石、支柱，催化科学在各个方面显得特别重要。催化剂在化工生产中具有重要而广泛的应用，生产化肥、农药、多种化工原料等都要使用催化剂。在化工生产、科学家实验和生命活动中，催化剂都大显身手。例如，硫酸生产中要用五氧化二钒作催化剂。由氮气跟氢气合成氨气，要用以铁为主的多组分催化剂，提高反响速率。在炼油厂，催化剂更是少不了，选用不同的催化剂，就可以得到不同品质的汽油、煤油。化工合成酸性和碱性色可赛思催化剂。汽车尾气中含有害的一氧化碳和一氧化氮，利用铂等金属作催化剂可以迅速将二者转化为无害的二

11、氧化碳和氮气。酶是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的蛋白质，生物体的化学反响几乎都在酶的催化作用下进展，酿造业、制药业等都要用催化剂催化。在我国，对催化剂的研究，在解放以前还是空白的，随着石油化工的开展，经过了十几年的努力，催化剂的研制和生产都长足的开展，也取得了非常好的成果。在国可以生产处许多催化剂，可以说已经大体上满足了自我供应，局部催化剂还出口国外。催化剂有着很多的数量和种类，无论是精细化工或石油化工所使用的固体催化剂，都需要使用载体。载体的性能很大影响着催化剂选择性、活性、传热与传质性能，以及使用寿命和降低生产本钱等；而且，研制开发催化剂的过程中，往往又是费时而且技术难度很大的一个

12、环节。要想选择和制备一种好的载体，往往需要掌握着各个不同的知识。1.2催化剂载体的概述1.2.1催化剂载体的定义催化剂载体又称担体support,是负载型催化剂的组成成分之一。担载在载体外表上的是催化活性组分，主要用于支持活性组分的是载体，它使催化剂具有特定的物理性状，而载体自己本身通常情况下是不具有催化活性的。大多数载体是催化剂工业中的产品，常用的有氧化铝载体、活性炭载体及*些天然产物如浮石、硅藻土等。常用“活性组分名称-载体名称来说明负载型催化剂的组成，如加氢用的镍-氧化铝催化剂、氧化用的氧化钒-硅藻土催化剂。催化载体能使制成的催化剂具有适宜的形状、尺寸和机械强度，以到达工业反响器中的操作

13、要求；催化载体能够使活性组分分散在载体的外表上,从而得到较大的比外表积,单位质量活性组分的催化效率得到提高。如将铂负载于活性炭上。假设改用分子筛作为催化载体，铂的分散度可到达接近于原子级的。载体还能够有效地阻止活性组分在使用过程中烧结，催化剂的耐热性得以提高。对于*些放热剧烈的反响，载体可以稀释催化剂中的活性组分，以满足热平衡的要求;*些载体有良好的热导率，如金属、碳化硅等,利于移去反响热，催化剂外表局部不至于过热。*些原来用于均相反响中的催化剂通过载体可负载于固体载体上制成固体催化剂，如磷酸吸附在硅藻土中制成的固体酸催化剂，酶负载在载体上制成的固定化酶。大多数载体自身是没有催化活性的，把这些

14、催化剂载体称为惰性载体。但有些载体也能表现出催化活性，把他们称为活性载体，如烃类催化剂重整所用的铂-氧化铝催化剂，铂是具有加氢和脱氢的功能的活性组分，氧化铝是具有异构化功能的活性组分，两者组合起来成为双功能催化剂。*些负载型的金属催化剂里面，金属的催化性质还受到载体的影响，称载体-金属间强相互作用1。“活性氧化铝就是在催化剂中使用氧化铝的，它是一种多孔性、高分散度的固体材料，有很大的外表积，其微孔外表具备催化作用所要求的特性，如吸附性能、外表活性、优良的热稳定性能等，所以在化学反响的催化剂和催化剂载体中有。商品氧化铝载体有粉末状的，但大多数均为已成型的。条状、球状、锭状的氧化铝多用作固定床反响

15、器中催化剂的载体，微球状氧化铝载体大多用于流化床反响器中。也可制成特定催化过程所需的异形载体,如环状、三叶状、蜂窝状、纤维状(见氧化铝纤维)等。除固体之外,尚有氧化铝溶胶出售。选择氧化铝时重要的参数有晶型、纯度、比外表积、孔隙构造和堆密度等。氧化铝的比外表积很低(小于)，过渡态氧化铝的比外表积一般达。成型的商品氧化铝载体多属多孔物质,孔径大小及其分布,对催化过程中反响物在催化剂颗粒部的扩散性质有重要影响。细微孔隙的孔径可小于20,粗孔孔径则可达微米级，孔隙构造随品种而异。所有的过渡态氧化铝都或多或少地含有水，在外表上存在一些羟基和暴露的铝原子，从而表现出B酸和L酸的特征见酸碱催化剂，它对氧化铝

16、载体的性质有重要影响。外表酸性与制备条件有关，特别是与杂质离子及热处理温度有关。如卤素等负离子会增强氧化铝的外表酸性，酸性增强将促进氧化铝本身对烃类裂解、异构化反响的催化功能。1.2.2催化剂载体的种类国外研究较多的催化剂载体有：、Al2O3、玻璃纤维网布、空心瓷球、海砂、层状石墨、空心玻璃珠、石英玻璃管片、普通导电玻璃片、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、木屑、膨胀珍珠岩、活性炭等。主要分为：天然矿物类、吸附剂类、玻璃类、瓷类、有机类。氧化铝的水合物或者加热分解的产物就是氧化铝。已经证实的氧化铝晶体有a、等十一种。根据氧化铝产品的稳定性,可以将氧化铝分为三大类2：a氧化辛吕水合物

17、:三水纪石、诺耳石等;b过渡相氧铝,-Al2O3、-AI2O3、-AI2O3等;C稳定相氧化铝,a-Al2O3(刚玉)。氧化铝水合物和过渡相氧化铝经过高温烧结后,最终均可转变为稳定相氧化铝a-Al2O3,且过程是不可逆的。根据所生成温度不同,可把氧化铝分为两大类3:a低温氧化铝Al2O3.nH20,(0<n<0.6),是氧化铝水合物在小于600下脱水得到的,-Al2O3、-AI2O3、-Al2O3、-AI2O3均属于这一类;b在800以上的温度下生成的是高温氧化铝,包括-AI2O3和-Al203和-Al2O3。在工业生产的应用过程中,高温氧化铝的活性比低温氧化街的活性低。在a-Al

18、203晶格中,A13+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心,晶格能相对较大,因此培点、沸点很高。a型氧化铝不和水和酸互溶,它的比外表低,具有耐高温的惰性,但其几乎没有催化活性，不属于活性氧化铝。在自然界中a-Al2O3以刚玉形式存在,其硬度仅次于金刚石和碳化硅,约为8.8,利用这个特性可制做钻头砂轮、挫刀和轴承等。他也是制耐火材料;还可以用来制造大规模的集成电路板基。A1(0H)3在450-550的环境下脱水而得-Al2O3。在-Al2O3品格中,氧离子为面心立方堆积,在氧离子围成的四面体和八面体空隙之中存在A13+。-Al2O3不溶于水,能够溶解于强酸或强碱中,加热到1200能够全部转化成

19、a-Al2034。型氧化铝的工业品常为圆柱型颗粒,耐压性能较好。在石油化工和炼制中,经常被用作吸附剂、催化剂及其载体。1.2.3催化剂载体的国国外的研究现状 广泛应用于各个领域的氧化铝能作为催化剂或载体，由于其潜在的应用价值，长期以来人们一直致力于合成稳定性好、性能强的氧化铝的研究工作。传统的氧化铝作为催化剂载体，随着石油化工和生物化工行业的开展中出现的许多大分子参与的反响，已经满足不了此类反响的需要。自从20世纪90年代美国Mobil公司科学家研制出MCM-41介孔材料以来，由于有序介孔氧化铝在催化领域具有重要的应用价值而逐渐成为研究的热点。将不同金属作为活性中心，以有序介孔氧化铝为载体制备

20、的负载型催化剂应用于化学反响过程中，已取得了一定的研究成果。但上述这些方法均采用醇铝水解制备介孔氧化铝，制备时间长，而且所使用的原料价格昂贵，难以实现批量生产。针对于上述情况，有关人员进展了相应的研究，研究结果说明碳酸铵作为沉淀剂，用低廉的硝酸铝作为铝源，采用传统的沉淀法制备的有序介孔氧化铝比外表积大，孔径分布窄且孔道大小均匀、形状规整，这种方法工艺简单、本钱低，适于批量生产。自建国以来，我国的氧化铝工业在国家产业政策的指导下，取得了长足的进步，尤其是近二十年来，飞速开展了氧化铝工作，为国民经济和社会的开展做出了重要奉献。随着有色金属工作的开展，近几年已经形成比较完整的氧化铝生产基地邹形。至2

21、001年底，已先后建成六大氧化铝生产企业：铝厂、铝厂、铝厂、铝厂、苹果铝厂、中州铝厂，形成氧化铝生产能力490万吨每年。但是，无论从数量上还是质量上，我国目前生产的冶金级氧化铝都难以满足国市场的需求，每年扔需从国外进口大量的氧化铝，且对进口的依赖性呈上升趋势。随着国际国两个市场的接轨和通融，质优、价廉的国外进口氧化铝，以及满足现代化大型预焙阳极电解槽推广应用要求的氧化铝产品，严重的冲击了我国的氧化铝企业和产品。面对剧烈的市场竞争，大家越来越深刻地认识到制约中国铝工业生存和开展的瓶颈环节就是当前国产氧化铝的质量，如不及时调整产品构造和品种尤其质量，我国的氧化铝工业一定会遭遇困境。因此，看清当前的

22、形势，急起直追，尽快研究开发适合我国铝生产需要的氧化铝产品，以提高市场竞争力是十分迫切和必要的5。除此之外，虽然催化剂载体的种类很多，而且有些载体本身也作用催化剂，但研制开发或使用载体最关键与催化剂的应用密切相关。其次，在国外，氧化铝作为精细化工产品开展十分迅速。铝土矿是工业上大规模生产氧化铝的生产要的原料，我国铝土矿资源丰富，而且品味极高，原矿含三氧化二铝平均为66.04%，精矿可达76.25%，铁含量为2%-3%。我国是用拜耳烧结联合法和碱石灰联合法生产的三氧化二铝。目前，已经大量生产炼油、化工及环保用的多数催化剂及载体，用户可以根据特殊需要在市场上购置，但一些大兴石油或化工公司为了公司专

23、用的化工过程所专门研制开发了许多催化剂及载体。美国最大的高纯氧化铝载体产品分为SB和NG两大类，也是目前研究中最具有代表性的载体6。1.2.4催化剂载体的未来开展方向 在催化剂载体中，活性氧化铝载体是一类使用最为广泛的的催化剂载体，且作为惰性固体催化剂载体，约占工业上负载型催化剂的70%。氧化铝具有多种形态，不仅不同形态有不同性质，即使氧化铝的同一种形态，也因其来源不同，而有不同的性质，如孔隙构造、密度、比外表积等。这些性质对于用作催化剂在体的氧化铝有重要意义。大多是从氢氧化铝又称水合氧化铝或氧化铝水合物制备氧化铝的。 尽管有关于催化剂载体制备的论文有很多，但是从1975年以来在阿姆斯特丹举行

24、的八次论文报告会是值得特别注意的。它们是“外表科学与催化研究有关“催化剂载体制备国际会议的专题报告。在这些报告中，集中介绍了各种重要的和新开发的催化剂载体制备技术。回忆20世纪80年代末对催化剂载体制备技术的要求，只要集中在高催化活性、高选择性、寿命、强度、开车设备、制备可重复、加工步骤适宜、生产本钱等方面，但是90年代末，对催化剂载体制备技术的要求，服从全球性目标，对进入21世纪的要求7，确认催化科学和人类的保健、食物供应、能源和新材料四个方面密切有关，集中强调要为全球经济增长和可持续开展的目标而努力，突出是“环境经济问题。对催化剂载体今后的具体要求如下8：（1） 在经济上的改进催化剂载体生

25、产过程。要求催化剂载体有一个比较大的比外表积，可以均匀的分布活性组分；对活性组分更容易进展化学处理和热处理。（2） 环境保护。考虑用惰性催化剂载体代替腐蚀性或易挥发的催化剂载体；保护大气环境；提高催化剂载体的选择性，减少不必要的副产物；催化剂载体具有吸附性，还可以吸附有毒物质。（3） 在精细化工产品生产中更广泛的采用固体催化剂载体。降低生产本钱。（4） 在化工生产工艺中更好的使用负载型催化剂，以便开各种新型的催化剂载体。 以上说明总体上对催化剂载体的研究、开发、制备和生产提出更高要求。1.2.5.1活性氧化铝的用途负载催化活性组分。比外表积小的氧化铝或只有少量的粗孔的材料，通常用于负载比活性很

26、高的催化剂活性组分。用这类载体可以消除孔隙的扩散效应，在以选择性氧化为目的的工艺中，可以减少深度氧化副反响。如乙烯氧化制环氧乙烷用的银催化剂即以 氧化铝为载体。比外表积大的氧化铝具有兴旺的孔隙构造，能使所负载的催化剂活性组分高度分散成微粒，并借助载体的阻隔作用，防止活性组分微粒在使用过程中烧结长大，是一类广泛使用的氧化铝载体。例如将贵金属钯、铂、铑等分散于氧化铝载体上制成加氢催化剂，可提高贵金属的利用率。氧化铝外表酸性与所负载的活性组分构成双功能催化剂。如铂重整中用的铂氧化铝催化剂，其中氧化铝既作为载体，也是催化剂活性组分之一。在*些情况下氧化铝载体与高分散度金属如铂间有强相互作用，可以影响金

27、属的催化性质。1.2.5.1活性氧化铝在催化剂方面的应用-Al2O3具有非常明显的吸附剂特征,同时可以活化许多键,所以在化学反响体系中,它可直接用作活性催化剂。-Al2O3本身就是一种极好的催化剂，因为-Al2O3外表同时存在酸性中心和碱性中心。强9等在活性氧化铝在FCC催化剂中的应用研究中,他们在催化裂化(FCC)催化剂中,活性氧化铝的性能是釆用红外、N2吸附法和*射线衍射等方法来研究的。实验说明,在FCC催化剂的研究中,-Al2O3有相对稳定的孔容、比外表积及酸性等性能。磷与活性氧化铝间可以发生作用,分子筛和磷的相互作用存在一个平衡的过程。金平等10在2-琉基苯并噻唑的合成与固体吸附剂对合

28、成反响的影响中,他们把活性氧化铝、二氧化硅和活性炭3种常见的固体吸附剂作为催化剂,考察了固体吸附剂对合成反响的影响。实验结果说明,在这3种吸附剂中,活性炭的催化反响速率二氧化硅的催化反响收率>活性氧化铝的催化反响速率。因为反响过程中生成的硫化氛气体可以由固体吸附剂吸附,因而能够增大气液反响的接触面积,使反响迅速、充分发生,不但能显著提高反响速率,而且可以减少副反响发生的时机。Guang wen Chen,Shu lian Li等在微孔道反响器中,添加Ti02 / -Al2O3作催化剂,采用30-50的乙醇脱水制备乙稀11，微孔道反响器的温度在300-500之间,乙醇的转化率高达99.96

29、%。1.2.5.2活性氧化铝在吸附领域的应用 由于活性氧化铝比外表积大、孔隙构造合理、化学稳定性好等因素，活性氧化铝的用途之一就是可以用作吸附剂。管蒙蒙等12采用溶胶凝胶法在sol-gel法制备多孔氧化铝及其对甲酸的吸附研究中,制备出多孔活性氧化铝,他们釆用*RD、热分析等表征手段分析,而且研究了造孔剂添加量能够影响氧化铝吸附性能。研究活性氧化铝对甲醛的吸附性能方面，采用了用不同工艺制备活性氧化铝,并与用高猛酸钾处理过的氧化铝进展了比较,结果说明用高猛酸钾处理过的氧化铝对甲醛的吸附能力远不如实验制备的活性氧化铝,聚乙烯醇(PVA)能够提高活性氧化铝的吸附能力。亚东等13在蒽醌法生产双氧水的过程

30、中,把活性氧化铝填装在工作液后处理的白土床装置。后处理工艺中工作液中带的碱液、水分,分解残留的双氧水可以被活性氧化铝吸附。更重要的是氢化、氧化反响中生成的局部惠醌降解物可以通过活性氧化铝得到再生,这有利于优化操作,降低本钱。1.2.6活性氧化铝的开展及其产业化人们必须首先考虑生产方法及其本钱再去开展高档次活性氧化铝产品,。由于方法及产量的原因,目前国虽然不少单位也可生产小批量高档产品,但是本钱很高,企业的生产积极性受到很大影响。是否能够既可以生产高档次产品又不需过高的投入,从而以较低的本钱生产出高档产品呢?通过近几年的考察，结果说明是存在的。烧结法生产氧化铝的厂家采用碳酸化法生产高档次活性氧化

31、铝及其水合物拟薄水铝石及其活性氧化铝系列产品是完全可能的。 在碳酸化法生产活性氧化铝的过程中,制取不同性质的氧化铝水合物可以通过变化偏铝酸钠溶液的浓度、温度、碳酸化速度以及控制不同的终点pH值来实现;要制备出特性各异的活性氧化铝载体，可以采用不同特性的氧化铝水合物为原料,通过添加不同的肋剂并采取不同的成型(球形或条形)及活化工艺来制得。这些活性氧化铝载体按特性区分有大孔容类(016-018ml/g),大比外表积类(250-350m2/g),低堆比重类(012-016g/ml),小孔径类(<40A),中孔径类(40-100A)及大孔径类(100-500A)等。从化学组分上区分又可分为高钠型

32、(Na2O 1%-2%)、中钠型(Na2O 012-013%)和低钠型(Na2O<0101%);高硅型(SiO21%-10%);低铁型(Fe2O3<01005%)。目前在国有不少研制和生产活性氧化铝及其原料拟薄水铝石的氧化铝生产厂家，如铝厂、铝厂、长城铝业公司等,但多处于起步阶段,今后要走的路还长。在这方面走在国各大氧化铝厂的前面的如铝业公司，他们生产的拟薄水铝石系列产品(表1)已具有特色,在国已具一定的水平。他们生产的活性氧化铝(表2)在国也属较先进水平，但距国外*些优质品还存在*些差距,。为使活性氧化铝质量、产量向国际先进水平迈进，目前他们正组织攻关。由于得天独厚的原料优势,他

33、们的产品可以而且已经在工业大批量生产,其本钱降至较低水平,具有竞争优势。表1 铝业公司拟薄水铝石系列产品牌号Na2OFe2O3灼减堆比重Kg/l比外表积BETm2/g孔容CCL4ml/g胶溶率杂相Al2O3·3H2OHF1590.10.0318-220.075240-28095<4HF1600.050.0318-220.75240-28095<4HF1630.300.03250.752500.395<5HF1710.050.03250.403000.80<4HF1720.100.03250.502500.80<5HF1810.100.03250.4020

34、00.55<5表2 铝业公司活性氧化铝型号SiO2Fe2O3Na2O灼减孔容ml/g比外表积m2/g压碎强度N/颗磨耗Al2O3外形尺寸mm吸温率堆比重Kg/lAA-3410.350.040.0360.40200±3080/3×(3-10)条/AA3140.060.030.560.45220100/3-5球40/AA3158.10.030.560.4215080/700.6AA3320.350.040.470.40230100/LS-811 AA-335 助催化剂1.0±0.2 0.40 200 100 <1.0 92 4-6球 其他余量(LS-931

35、)从上表中可以看出,要想得到用户的青睐，就必须研制出先进的生产工艺,生产出优质适用的特种氧化铝。随着用户需求量增多,产量的增长,本钱自然会下降,利润也就丰厚了。这是氧化铝生产厂家,尤其是烧结法生产氧化铝厂家开展特种氧化铝的美好前景。1.3课题研究的目的和研究容1.3.1研究目的：作为催化剂载体的活性氧化铝具有耐高温、抗氧化的特点,自从人工合成活性氧化铝载体问世以来,在中国外被广泛用作汽车(尾气)催化剂、石油炼制催化剂、加氢和加氢脱硫催化剂等载体。随着活性氧化铝的应用和开发的不断深入,人们对催化剂载体的性能提出了更高的要求,这对于提高活性氧化铝载体的市场竞争能力,提高经济效益有着十分重要的作用和

36、意义。而研究如何制作出中空型氧化铝球的催化剂载体，对提高活性氧化铝载体的各项指标有着重要的意义。1.3.2研究容：首先第一步要选择适宜的材料，制作出符合要求的种子。要想到达中空的目的，试验最后种子是不应该存在于氧化铝载体的，因此，选材料的思路就是制作出来的种子在高温煅烧下可以挥发出来，材料本身可塑性要也要良好以便于制作，加热可以融化以便于制作出圆形的种子，只有做出圆形的种子，才能在实验过程中在糖衣机不断滚动，这样一来可以到达预定的要求。然后筛选出适宜大小的种子，滚动成型14，制作出有活性氧化铝外壳的氧化铝小球。最后通过高温煅烧，去除小球部的种子，使得氧化铝球部变成中空从而制作出空心球形15催化

37、剂载体。测试这种小球的堆积密度、吸水性、强度等指标。在整个制作的工程中，工艺的流程简单且易行，操作简便。而且，空心球形比实心球形堆积密度要小，由于它的球形构造，还能够维持空心球有一定的壁厚，则这两种小球的强度也会相差不会太大。由此，可以降低其性能价格比，还可以减少在工业生产中的动力消耗16。. z-第二章 试验局部2.1试剂和仪器2.1.1主要试剂试验用到的主要试剂见表2-1表2-1 主要试剂主要试剂纯度生产厂家海藻酸钠分析纯*市光复精细化工研究所氧化铝分析纯*化学试剂厂氯化钙分析纯*化学试剂厂水 -理工大学实验室2.1.2主要仪器表2-2 主要仪器仪器名称型号生产厂家电炉温度控制器KSY-6

38、D-16龙口市电炉制造厂荸荠式糖衣机BTJ系列江阴市祝塘明科机械厂电热恒温鼓风枯燥箱DHG-9030三鑫精工电气设备智能颗粒强度测试仪T-DL2同德创业科技数显智能控温磁力搅拌器SZCL-A长城科工贸2.2 海藻酸钠物体的配制1. 用天平准确称取6g海藻酸钠粉末；2. 将称取的海藻酸钠粉末缓慢参加到温度为50的294g水中，边加边搅拌；3. 待海藻酸钠粉末全部参加烧杯中后，保持50的水温继续搅拌30分钟，到达海藻酸钠与水的混合物均匀，制成海藻酸钠含量为2%的海藻酸钠物体；4. 将上述混合物放于烧杯中保存待用。2.3氯化钙溶液的配制1. 取干净的1000ml大烧杯，向其中参加500ml水，静置；

39、2. 准确称量5g氯化钙固体，将氯化钙缓缓参加到上述大烧杯中，边加边搅动，制成1%的氯化钙溶液。到氯化钙完全溶解时停顿搅拌，静置待用。反响的原理是海藻酸钠与氯化钙反响，生成凝胶和氯化钠，反响化学方程式为：2C5H7O4COONa+CaCl2=凝胶+2NaCl2.4海藻酸钠物体制作种子1. 向上述1000ml烧杯中缓慢的参加20ml花生油。稳定后，烧杯下层为氯化钙溶液，上层为花生油目的是将氯化钙溶液与外界空气隔绝。把磁力加热搅拌器放置于平稳的试验台上，然后将烧杯平稳的放在磁力加热搅拌器上，将磁转子放入烧杯中待用。2. 取医用吊瓶，在瓶口处剪短的塑料细管使其暴露在瓶外大约3cm假设留在外边的塑料细

40、管太长会影响往下滴的速度。然后用保温袋严密缠绕在吊瓶周围以到达给吊瓶保温的作用假设吊瓶的温度太低，实验过程就会出现下滴速度非常缓慢的状况，所以整个过程中尽量保持吊瓶温度在40左右。3. 将海藻酸钠物体加热到50，边加热边搅拌。海藻酸钠物体缓缓倒入吊瓶中，马上加上瓶塞，尽量保持温度。用支架将吊瓶置于盛有油水混合物的大烧杯上方。翻开磁力加热搅拌器开关，调整好转速，使转子在烧杯中慢慢转动。4. 调整好吊瓶往下滴海藻酸钠物体的速度，使海藻酸钠物体缓慢均匀滴入氯化钙溶液中。滴入烧杯中的海藻酸钠物体变成大小均匀的小球状，随着转子的转动在水中旋转。海藻酸钠与烧杯中的氯化钙反响生成海藻酸钙。5. 当300g海

41、藻酸钠物体全部滴入烧杯中后，将固定支架和吊瓶撤离，放在平稳处，吊瓶放好，关闭磁力加热搅拌器，取出烧杯中的转子，将烧杯置于平稳处静置24小时。6. 用筛网筛出小球状的海藻酸钙物体，此小球便用作种子。 用这种凝胶作为种子，在实验过程中，由于粘度太大，滚动成型的过程多沾到糖衣机壁上，不能在机器中随着转盘滚动，所以此种凝胶的种子不能作为理想的种子，无法满足滚动成型的要求，不能制成氧化铝小球。之后，考虑到用硬度大粘度小的种子这个思路，尝试用小米作为种子，小米在高温煅烧下也可以烧尽，所以用小米作为种子进展滚动成型的尝试。用小米当种子就省去了制作种子的麻烦，小米本身的形状就可以在转盘转动，所以可以直接把小米

42、放进机器进展试验。滚前准备步骤相对很少又简便，准备好质量过关的小米，放于糖衣机，再准备好喷壶，装满水，先把氧化铝粉用喷壶均匀的喷好水，将氧化铝粉调整到适宜的湿度，然后可进展滚动。用小米滚动的过程中，虽然小米大多是圆形，但是在小米当中，都有一个小孔在小米，虽然满足了能在转盘随着转盘转动，也能粘附住氧化铝粉，但是由于小孔的存在，滚动过程中以小米为种子，滚出来的小球中间也有一个小孔，像是在一个小球上用针扎了一下留下的小孔。经过屡次尝试，控制住种子的数量进展滚动，可以滚出没有小孔的氧化铝球，但是花费大量的时间，也不能保证全部的小球都合格而且每次滚动的数量非常少，在煅烧的过程中，小米在*一温度下会膨胀，

43、这样局部氧化铝小球会被种子的膨胀而坏掉，这样又有一局部小球不能用。后来先把小米放进大烧杯里，再在烧杯参加水，浸泡小米3个小时。浸泡之后的小米形状得到改善，但是小孔仍然没有消除，滚出来的氧化铝小球还是有小孔，这个问题解决不了，无法制作理想的氧化铝球。而且，小米形状相差不大，无法制作不同中空体积的氧化铝球，只能制出单一中空的小球，局限性非常多，所以，放弃用小米之类的粮食做种子制作小球。然后，只能再次考虑用海藻酸钠，但是要改善其粘度。向其中参加果胶制作种子。2.5海藻酸钠与果胶混合制种子1. 取干净的1000ml大烧杯，向其中参加495ml水，静置；2. 准确的称量5g氯化钙固体，然后将氯化钙固体缓

44、缓地参加到上述1000ml大烧杯中，边加边搅动，当氯化钙固体完全溶解在水中以后，停顿搅动，这样就制成了质量分数为1%的氯化钙溶液。把1000ml大烧杯放在平稳的实验台上，静置待用；3. 准确称取6g海藻酸钠粉末和12g果胶，将两者均匀且缓慢地参加到温度为70的282g水中，边加边搅动，待搅拌均匀后停顿搅拌，要求温度保持在70温度低了搅动会很困难；4. 向上述1000ml大烧杯中缓慢地参加20ml花生油，静置一会使其稳定下来使出现明显分层。将磁力加热搅拌器置于平稳实验台上，插上搅拌器的插头，尽量保证远离电源防止试验中出现麻烦。将大烧杯稳定地放在磁力加热搅拌器上，向烧杯中参加转子，翻开磁力加热搅拌

45、器开关，调整好转速，给烧杯加热到70；5. 取之前滴海藻酸钠用的吊瓶，吊瓶要求跟之前一样，吊瓶的四周围好加热带，再将70海藻酸钠和果胶混合物快速参加到吊瓶中，立即塞上瓶塞，尽量减少这个过程中的热量的散失。接着用支架把吊瓶固定好，选择适宜的位置放好，准备滴球；6. 翻开滴速的开关，调整好滴速，使其均匀的从吊瓶中滴入到氯化钙溶液中，支架的高度不要太高，以免溅起烧杯中的油；7. 待全部滴完以后，移开支架，取下吊瓶，将大烧杯继续放在磁力加热搅拌器中，略微降低烧杯中转子的转速，继续保持70的温度1小时。之后关闭磁力加热搅拌器的开关，使大烧杯氯化钙溶液自然降低温度到20左右，然后取出大烧杯，放在平稳的实验

46、台上。保存此溶液至少24小时，然后用适宜规格的筛网筛出小球，制成海藻酸钠-果胶物体的小球小球不能长时间暴露在空气中，取出的小球种子要及时进展滚动试验，否则小球的大局部水会挥发掉。 以这种海藻酸钠和果胶混合物做的小球作为种子，粘度与之前相比大大降低，其硬度稍微变大。在糖衣机进展滚动试验时，此种种子可以随着转盘的转动而不断滚动，可以完成滚动成型，故以此作为实验的种子来制作氧化铝球。2.6氧化铝球的制备1. 取直径大约为30cm高度大约为15cm的塑料小盆，用小盆装取半盆氧化铝粉。2. 取塑料喷壶，在喷壶装满水，向小盆均匀喷入水，边喷边用手揉搓氧化铝粉，使得氧化铝粉均匀承受水防止氧化铝粉聚成块状。氧

47、化铝粉不断接收水分，盆的湿度不断提高，当水喷入盆中时，氧化铝粉不再有粉末飘起时停顿喷水。喷水过程中氧化铝粉吸水放热，不再飘起粉末时会感到盆的温度降低到室温左右。以此湿度进展滚动，氧化铝粉易粘附到种子外壁上。3. 翻开糖衣机开关，将种子倒入糖衣机，种子在机滚动5-10秒以后，向糖衣机均匀散入适量氧化铝粉，同时喷入少量水以利于氧化铝粉更容易的沾到种子外壁上。在滚动过程中，氧化铝粉不断附着在种子上。如此反复参加氧化铝粉。滚动成型的方法是把干粉参加少量水形成造球种子，把它放进滚球机。这种机器是有一个倾斜的并能旋转的转盘组成。通过摩擦力和离心力作用，容器的物料一会升到上方，一会由于重力作用滚落到容器下方

48、。湿了的物种粘附粉料逐渐长大成球。4. 在滚动过程中，用游标卡尺不断测量氧化铝小球的直径，当到达想要大小时，停顿参加氧化铝粉，让其继续滚动3-5分钟后，关闭糖衣机，取出氧化铝球，装入到密封袋中。滚动过程中，一定要控制好机器的湿度，如假设湿度过大，氧化铝球就会互相粘附在一起聚成大块，假设湿度太小，滚动中的小球就会因互相碰撞而撞坏。至此，便制得氧化铝小球。5. 将制得的氧化铝球取出来，然后置于密封袋中，保持温度和足够的湿度，静置3-5天，让其缓慢的硬化，从而可以得到硬度高的氧化铝球。2.7中空氧化铝球的制备取干净的坩埚，将上述制得的氧化铝球取适量放于坩埚。将盛有小球的坩埚平稳的放入到电炉温度控制器

49、，进展高温煅烧，设置炉温度为460高温。在此温度下维持180分钟，将球种子烧尽。降温到30左右后，取出坩埚，然后取出坩埚里的氧化铝球，从而得到中空型氧化铝球，将煅烧好的中空氧化铝球装入密封袋保存。. z-第三章 结果与讨论3.1中空氧化铝球的堆积密度分析堆积密度是把粉尘或者粉料自由填充于*一容器中，在刚填充完成后所测得的单位体积质量。取直径为2mm的种子制成的中空氧化铝球，制成的小球直径分别为3.5mm-4mm、4mm-4.5mm、4.5mm-5mm。分别取出适量的小球，准确称量中空氧化铝球的质量，记录。然后分别将氧化铝球装入100mm的量筒，准确读取小球的体积，记录。分别用中空氧化铝球的质量

50、除以其体积分别得其堆积密度。测得数据见表3-1：表3-1不同大小氧化铝球堆积密度：氧化铝球直径mm煅烧前堆积密度g/ml煅烧后堆积密度(g/ml)3.5-40.87400.59684-4.50.89140.60814.5-50.92260.6219从表3-1中可以看出，不同直径的氧化铝球，在煅烧以后，堆积密度都大幅降低，最少的降低0.2772g/ml,最多的减少了0.3007g/ml，且从中可以看出，氧化铝球的直径越大，其堆积密度减少的量越多。3.2中空氧化铝球吸水性分析取直径为2mm的种子制成的中空氧化铝球，制成的小球直径分别3.5mm-4mm、4mm-4.5mm、4.5mm-5mm。分别取出适量的小球，准确称量中空氧化铝球的质量，记录。分别将三种不同规格的中空氧化铝球分别参加到50ml烧杯中，参加适量的水。将烧杯置于平稳处，静置90分钟。然后分别用2mm的筛子取出氧化铝球，静置一会，去除多余的水。准确称取此时氧化铝球的质量，记录。测得数据见表3-2：表3-2不同大小氧化铝球吸水性：中空氧化铝球直径mm吸水前小球质量g吸水后小球质量g吸水量g吸水率3.5-452.0477.9125.870.49742.3065.1422.840.5434.5-548.0673.5825.520.531mm围吸水率相对较高，直径在3.5