活性氧化鋁的固體吸附劑形狀及使用性能

(1)活性氧化鋁形狀與使用性能

固體吸附劑是要以不同顆粒形狀在反應(yīng)器中使用的，早期的吸附劑不注意形狀，往往僅僅將大塊物質(zhì)破碎，然后篩分出粒度不均、形狀不規(guī)則的顆粒使用。因形狀不定，使用時(shí)氣流分布很不均勻，吸附反應(yīng)受到影響。而篩分出的小顆粒

及粉末物質(zhì)無(wú)法利用被拋棄，因而造成很大浪費(fèi)。隨著對(duì)吸附劑使用性能要求的不斷提高，及成型技術(shù)的迅速發(fā)展，吸附劑的形狀要求逐漸與實(shí)用性能一-致了。市售的固體吸附劑至少是均勻顆粒或微球狀的，以便均勻的填充到工業(yè)反應(yīng)器中。因而成型便成了吸附劑制造中的一-個(gè)重要工序。吸附劑的形狀和成型工藝在很大程度上影響著吸附劑的使用性能，沸騰床等使用的小顆粒或微粒吸附劑，- -般只關(guān)心吸附劑的粒徑和粒徑分布問(wèn)題，不太注重吸附劑的形狀，其實(shí)并不是不需要調(diào)節(jié)吸附劑的形狀，只是缺少必要的成型手段。隨著成型技術(shù)的發(fā)展，粒徑大于4~5 u m的固定床吸附劑形狀豐富多樣起來(lái)。由早期無(wú)定形和球形為主而發(fā)展到圓柱形、條形、環(huán)形、片形、蜂窩形、內(nèi)外齒輪形、三葉草形和菊花形等多種形狀，吸附劑的形狀與使用性能越來(lái)越密切。吸附劑的形狀、尺寸及表面粗糙度都會(huì)影響吸附劑的活性、選擇性和強(qiáng)度、氣流阻力等性能。最主要是影響活性、床層壓力降和傳熱。吸附劑的活性與其表面積關(guān)系極大，為此只要吸附劑機(jī)械強(qiáng)度和壓降允許，應(yīng)盡量提高吸附劑的表面利用率，單位體積反應(yīng)器內(nèi)容納的吸附劑外表面積越大，則吸附性越高，生產(chǎn)效

率越高。

(2)反應(yīng)器對(duì)活性氧化鋁形狀及大小的要求

由于反應(yīng)器工作原理不同，工作時(shí)需要的吸附劑形狀也有很大區(qū)別。球形顆粒易滾動(dòng)，充填均勻，耐磨性高，表面成分被氣流沖刷損失小而且單位體積反應(yīng)器裝填量多，有利于提高反應(yīng)器的生產(chǎn)能力，是流化床反應(yīng)器常用的吸附劑形狀。圓柱形有規(guī)則的、光滑的表面，易于滾動(dòng)，充填均勻;空心圓柱形表現(xiàn)密度小，大，雖有利于物質(zhì)的擴(kuò)散，但吸附劑的表觀密度將會(huì)減小，因而每粒吸附劑的質(zhì)量將減小，致使每粒吸附劑的表面積也將相應(yīng)地減小，這就不利于凈化吸附作用的進(jìn)行。反之，如果大孔的孔徑分布太小，將造成內(nèi)擴(kuò)散阻力增加，這時(shí)雖可增加每粒吸附劑的表面積，但不利于物質(zhì)的擴(kuò)散”。因此，要通過(guò)試驗(yàn)找出最合適的吸附劑顆粒密度。雙孔分布型凈化吸附劑保留了大孔和小孔的優(yōu)點(diǎn)，克服了各自的缺點(diǎn)。理論分析認(rèn)為，孔徑越小，凈化吸附劑雙孔分布越有利。與單- ~孔分布的凈化吸附劑相比，雙孔分布型凈化吸附劑的效率可提高3~6倍，但最小孔徑應(yīng)以趨于分子平均自由行程的1/10為宜，太小使利用率降低[8。而大孔徑以約分子平均自由行程的10倍為宜，因?yàn)檫@時(shí)擴(kuò)散系數(shù)受孔徑的影響很小。