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plasma技术改性对钒催化剂载体硅藻土性能指标改性研究:

plasma技术改性对钒催化剂载体硅藻土性能指标改性研究:编辑整理,该内容来源于等离子百科;2023/10/10 9:33:34完成编辑。此内容标签;更多请点击查看;

plasma技术改性对钒催化剂载体硅藻土性能指标改性研究:

硫酸生产中常用钒催化剂要以钒氧化物为活性成分、碱金属氧化物为助催化剂、硅藻土为载体的催化剂。硅藻土内硅藻壳体具有特殊的微孔结构及由非晶质二氧化硅构成的壳壁,这些分布在壳壁上的小孔能为均匀吸附或涂布催化剂活性成分提供良好条件,加之硅藻土本身具有较好渗透性能,使流体能以较大的流速通过,因此硅藻土成为钒催化剂重要载体。

我国硅藻土储量很丰富,但可用作钒催化剂载体的优质硅藻土不多。近年来,由于政府采取保护性开采措施,允许开采的优质硅藻土矿越来越少,不少催化剂厂为提高钒催化剂品质开始采用进口硅藻土,但进口硅藻土在国内逐渐形成垄断,价格昂贵,国内催化剂厂难以承受。如何提升国产硅藻土质量,使其达到或超过进口硅藻土品质,一直是国内催化剂厂努力的方向。

载体的孔径分布与钒催化剂性能有重要关系。一般而言,质量好的钒催化剂重要特点是孔容积大,具有合理的孔径分布。要求孔径处于100~1000nm小孔数量所占比例大于50%,以确保催化反应中气体分子有足够的内扩散通道。在反应条件下,100nm以下的孔已基本不存在,主要成为活性物质的储存单元,而孔径在100nm以上的大孔不仅通畅,而且提供了活性表面。

国内硅藻土的孔径小于1nm微孔所占比例偏大,孔径1~1000nm介孔和1000nm以上大孔所占比例偏小,从而导致钒催化剂孔容积偏小、堆密度偏高,不利于反应气体的扩散。

改变硅藻士孔径分布、提高孔容积降低堆密度是国内硅藻土改良的重要途径。运用plasma技术对硅藻土进行改性,通过plasma的活性物质对硅藻土进行处理,通过物理作用和化学作用清理孔道表面及内部杂质,增大硅藻土的孔径。

plasma轰击硅藻土可以使硅藻土产生局域高温,使孔道内有机杂质高温热解而被除去,从而留出更多的有效空间,表现为BJH吸附孔容积增大。这也说明等离子体技术可以作为一种有效的硅藻土改性方法。硅藻土孔容积提高可使反应气体通过更为顺畅,催化效率更高。等离子体技术改性,硅藻土中有相当数量的微孔可能转化为介孔,其原因可能是plasma的电子、离子、自由基及原子、亚稳态原子等活性物质可以对硅藻土进行处理,既有物理作用(非弹性碰撞作用),又有化学作用(活性物质与硅藻土表面官能团发生反应),从而达到清理孔道表面及内部有机杂质和部分无机杂质的效果。

该技术可以改善硅藻土孔径分布,将不利于反应气体扩散的微孔转化为有利于扩散的介孔,并使其孔容积增大、比表面积提高、堆密度降低,进而提高其所载钒催化剂的转化效率,延长其使用寿命。改性后硅藻土制成的催化剂成品颜色由淡黄色变为黄色,接近进口硅藻土制成的催化剂颜色。改性后硅藻土堆密度减少约8.3%,催化剂成品堆密度降低了3.4%,气体转化率由改性前的39.6%提高到40.9%。经plasma技术改性后,硅藻土的性能指标有明显改善,相关技术参数正在进一步优化和摸索中。

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