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惰性瓷球——反应器内催化剂的支撑和覆盖材料

日期:2020-11-27    浏览量:105

    惰性瓷球一般作为反应器内催化剂的支撑和覆盖材料,可缓冲进入反应器内液体和气体对催化剂的冲击,保护催化剂,并改善反应器内液体和气体的分布。它具有耐高温高压,吸水率低,化学性能稳定的特点,能经受酸、碱及其它有机溶剂的腐蚀,以及生产过程中出现的温度变化。由于使用的广泛性,惰性瓷球带来的经济效益相当可观。


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    一、惰性瓷球的生产


    首先来说一下惰性瓷球的生产流程。瓷球原料一般是根据瓷球铝含量和用途来决定的——高铝瓷球以Al2O3粉体为主要原料,中铝瓷球则以高岭土和贵州土及高白铝泥为原料。


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    生产流程介绍


    ①根据吸水率、含铝量、抗强度等要求进行配方,然后球磨;


    ②经过压滤机和真空机制出生产惰性瓷球的泥条(期间要保证水分合适);


    ③进行准确泥条切割(泥条大小和要生产的惰性瓷球规格相当),选择挤压成形工序对其进行准确成形;


    ④半成品进入烘干室或者自然阴干后装入窑炉;


    ⑤对惰性瓷球半成品进行高温烧结;


    ⑥对成品进行筛选、包装。


    其中成型方式主要有半等静压(干袋法)成型、等静压成型和滚制成型。烧成窑炉主要有高温隧道窑和梭式窑。


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    二、惰性瓷球的应用


    大小不同或应用位置不一的惰性瓷球,在应用上也有所区别。它们有的是起支撑和隔离催化剂或各种剂类的作用;有的是起单独支撑作用,同时保证球体间的间隙,减小工艺端的压降。


    举个例子,在天然气蒸汽转化法合成氨的装置中,各固定床催化反应器(高变炉、低变炉、甲烷化炉)中均需要在催化剂床层下装填瓷球。瓷球有分上部安装和下部安装的:


    ①上部的瓷球主要起改善进料分布、防止冲击的作用,一旦有低温、液体等短视现象出现,可先在瓷球上升温、汽化,防止催化器受到冲击;


    ②下部的瓷球则主要起降低催化剂装填量,防止小颗粒催化剂进入下游的作用。


    瓷球的大小,主要看催化剂的尺寸来决定。因为在实际生产中,需要确保在瓷球破裂一半的情况下催化剂也不会通过瓷球层,一般遵循2X法则(或者叫级配),就是瓷球的直径应该是其相邻催化剂直径的两倍,这样物料的分布最均匀,压降也最小,反应器最优化。


    由于瓷球的Al2O3含量越高,它的耐碱、耐温差性能就越好,同时抗压碎强度更高,因此如果能够接受较高的成本,高铝含量的瓷球会更具耐用性。但如果在一定的Al2O3含量下,瓷球也能保证在该使用条件下不开裂,就不必太讲究高含量了。