Faollashtirilgan alumina (-Al₂O₃) katalizator sifatida, neftni qayta ishlash, ko'mir kimyo sanoati va boshqa sohalarda keng qo'llaniladi. Og'irroq va past sifatli xom neftning ortib borayotgan tendentsiyasi bilan, katta molekulalarning massa o'tkazuvchanligi va diffuziya samaradorligini oshirish uchun makro gözenekli va mezoporoz tuzilmalarga ega bo'lgan tayanchlarga bo'lgan talab yanada dolzarb bo'lib qoldi. Ekstrusion kalıplama faollashtirilgan alumina tayanchlarini shakllantirishning eng keng tarqalgan usullaridan biri bo'lib, uning g'ovak tuzilishiga chang xossalari, shakllantiruvchi qo'shimchalar va ekstruziya jarayoni parametrlari kabi ko'plab omillar ta'sir qiladi. Shakllantirish jarayonida g'ovak tuzilishini samarali nazorat qilish tadqiqot nuqtasiga aylandi.
Teshik tuzilishiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar
01 Alumina kukunining xossalari
Alumina kukunining morfologiyasi, zarracha hajmi va taqsimoti, g'ovak tuzilishi va o'ziga xos sirt maydoni ekstruziya qolipiga va tayanchning fizik-kimyoviy xususiyatlariga sezilarli darajada ta'sir qiladi. Ular orasida morfologiya va zarrachalar hajmi kukunning oquvchanligi va siqilishini aks ettiradi.
Morfologiyasi: Sferik yoki ichi bo'sh sharsimon kukunlar yaxshi oquvchanlikni namoyon qiladi, qo'shimchalar bilan osongina bir xilda aralashtiriladi va natijada konsentrlangan gözenek hajmi taqsimoti va yuqori g'ovaklikka ega bo'lgan tayanchlar paydo bo'ladi. Aksincha, tartibsiz kukunlar, masalan, igna -yoki yoriq shaklidagi zarrachalar- bo'shashmasdan aralashishga, qiyin shakllanishga va g'ovak hajmining tarqalishiga olib keladi.
Zarrachalar hajmi: Kichikroq zarrachalar zarrachalar orasidagi aloqa nuqtalarini oshiradi, bu esa qadoqlash zichligi va tayanchning mexanik mustahkamligini oshiradi. Biroq, haddan tashqari nozik zarralar bilan alyuminiy oksidi ishlab chiqarish sanoatda qiyin. Zarrachalar hajmining taqsimlanishi changning qadoqlanishi va siqilishiga ham ta'sir qiladi.
02 Shakllantiruvchi qo'shimchalar
(1) Suvning{1}}changiga nisbati-
Quruq alumina kukunida plastisiya yo'qligi sababli, chang zarralarini plastik xamirga bog'lash uchun ekstruziya paytida tegishli miqdorda suv qo'shiladi. Suv, shuningdek, namlangan alumina zarralari orasidagi bog'lanish kuchini sezilarli darajada oshirib, tayanchning mexanik kuchini yaxshilaydigan engil peptizatsiya ta'sirini ham ko'rsatadi. Suvning{2}}-kukunga nisbati (suvning xom kukunga massa nisbati) pastaning plastikligiga, ekstruziya bosimiga va tayanch xususiyatlariga ta'sir qiladi. Juda past nisbat yuqori ekstruziya bosimiga, qo'pol sirtga, past kuchga va kichik gözenek hajmiga olib keladi. Juda yuqori nisbat novda yopishishiga, tananing yashil deformatsiyasiga va o'ziga xos sirt maydonining kamayishiga olib keladi. Tegishli suv -changiga- nisbati silliq ekstruziya va strukturaning barqarorligini ta'minlaydi, haddan tashqari yuqori nisbat esa quritish xarajatlarini ham oshiradi.
(2) Peptizatsiya qiluvchi vositalar
Peptizatsiya qiluvchi moddalarga organik va noorganik kislotalar kiradi. Umumiy organik kislotalar - chumoli kislotasi, sirka kislotasi, limon kislotasi, malon kislotasi va oksalat kislotasi. Umumiy noorganik kislotalarga nitrat kislota, xlorid kislota va fosfor kislotasi kiradi. Alumina katalizator tayanchlarini ekstrusion kalıplama uchun nitrat kislota kuchli peptizatsiya qobiliyati tufayli eng ko'p ishlatiladigan peptizatsiya qiluvchi vositadir. Tegishli miqdorni qo'shish mexanik kuchni yaxshilaydi va gözeneklerin hajmini taqsimlaydi; haddan tashqari qo'shilish zarrachalarning qadoqlanishini buzadi, mikroporlarni oshiradi va kuchni pasaytiradi.
(3) Pore{1}}Agentlar hosil qiluvchi
Gidrotreating va suyuqlik katalitik kreking katalizatorlari katta teshik hajmiga ega bo'lgan tayanchlarni talab qiladi. Shuning uchun, g'ovak hajmini va g'ovak o'lchamlarini taqsimlashni sozlash uchun formulaga-g'ovak hosil qiluvchi moddalar kiritiladi. Ekstrudirovka qilingan alumina katalizatorlari uchun-koʻp ishlatiladigan gʻovak hosil qiluvchi moddalarga suvda eruvchan kraxmal, polietilen glikol, natriy poliakrilat, poliakrilamid, uglerod kukuni va polivinil spirt- kiradi. Ularni fizik va kimyoviy{6}}g'ovak hosil qiluvchi moddalarga ajratish mumkin.
Jismoniy gözenek hosil qiluvchi moddalar (masalan, kraxmal, qora uglerod, faollashtirilgan uglerod yoki organik polimerlar){0}}kalsinlanish jarayonida gazlarga parchalanadi, ular tashqariga chiqadi va makroporlarni qoldiradi.
Kimyoviy g'ovak hosil qiluvchi-agentlar (odatda suv{1}}eriydigan noorganik tuzlar, masalan, fosfor, kremniy yoki bor birikmalari) alumina kukunining zarracha hajmini va dispersiya holatini o'zgartirib, zarrachalar orasidagi bo'shliqlarni oshiradigan kattaroq ikkilamchi zarrachalarni hosil qiladi va shu bilan g'ovak hajmini kengaytiradi.
Har ikki turdagi gözenek hosil qiluvchi-agentlardan birgalikda foydalanish sinergik effektlarni keltirib chiqarishi, kerakli miqdorni kamaytirishi va g'ovak hajmining diffuz taqsimlanishi va mustahkamligi yo'qolishining oldini olishi mumkin.
(4) Moylash materiallari va plastifikatorlar
Yog'lar (masalan, fenugreek kukuni, glitserin) ishqalanish qarshiligini pasaytiradi, ekstruziya tezligini va sirt sifatini yaxshilaydi. Plastifikatorlar (masalan, polivinil spirti, tsellyuloza hosilalari) pastaning plastikligini va shakllanuvchanligini oshiradi; ularning gidroksil guruhlari alyuminiy gidroksil guruhlari bilan vodorod aloqalarini hosil qilib, bog'lanishni kuchaytirishi mumkin.
03 Ekstruziya jarayoni parametrlari
Ekstruziya jarayoni qoliplash jarayoniga va tayanchning fizik-kimyoviy xususiyatlariga sezilarli darajada ta'sir qiladi. Ekstrusion kalıplama ikki bosqichni o'z ichiga oladi: yoğurma (mulling) va ekstruziya. Birinchidan, psevdo{2}}boehmit kukuni, suv va biriktiruvchi moddalar yaxshilab yoğurulur. Keyin bir hil ho'l pasta ko'p teshikli qolip plastinkasi bo'lgan ekstruderga yuboriladi, u erda vintli ekstruziya orqali shaklli jismlar (masalan, silindrlar, halqalar, triloblar, to'rtburchaklar, kapalaklar, chuqurchalar) hosil qilish uchun qolip teshiklari orqali o'tkaziladi. Ular keyinchalik quritiladi va oxirgi alumina qo'llab-quvvatlashini olish uchun kalsinlanadi.
(1) Yoğurma (Mulling) jarayoni
Yoğurma vaqti xamirning bir xilligi va gözenek tuzilishiga ta'sir qiladi. Juda qisqa vaqt notekis aralashtirish, qiyin kalıplama va past kuchga olib keladi. Uzoq vaqt davomida yoğurma makroporlarning kichikroq teshiklarga tushishiga olib keladi, g'ovak hajmining taqsimlanishini toraytiradi va kuchini oshiradi. Biroq, haddan tashqari uzoq yoğurma xamirni siqib chiqarishni qiyinlashtiradi va mexanik kuch endi yaxshilanmaydi. Bundan tashqari, yoğurma xamirining bir muddat qarishi tayanchning mexanik kuchini oshiradi.
(2) Ekstruziya jarayoni
Ekstruziya tezligi, bosim, harorat va boshqalar yashil tananing sifatiga ta'sir qiladi va gözeneklerin tuzilishini qo'llab-quvvatlaydi. Juda sekin ekstruziya yashil tanadagi deformatsiyaga va pufakchalarga olib keladi; juda tez ekstruziya teshiklarni yoki boshqa nuqsonlarni keltirib chiqaradi. Aylanadigan sovutish suvini qo'llash ekstruziya haroratini nazorat qiladi, suvning bug'lanishini oldini oladi va plastiklikni saqlaydi. Ekstruziya bosimi suvning{4}}changga nisbati bilan chiziqli bog'liq va yashil tana zichligini sozlash uchun asosiy parametrdir. Formulyatsiya va yoğurma jarayoni aniqlangandan so'ng, ekstruziya jarayoni alumina katalizator tayanchlarini shakllantirishda muhim qadamdir. Uchta aniq talablar: (1) ekstrudirovka qilingan qo'llab-quvvatlashning fizik-kimyoviy xususiyatlarini dastur talablariga javob berishini ta'minlash; (2) ekstruziya uskunasining eskirishini minimallashtirish; (3) ekstruziya xarajatlarini minimallashtirish.
Teshik tuzilishini nazorat qilishning odatiy usullari
01 Past-haroratda sinterlash usuli
Past haroratli sinterlash vositalarini (masalan, maxsus birikmalar) qoʻshish{0}}gʻovak hajmi va gʻovak oʻlchamini samarali moslashtirib, alumina zarralarida sirt gidroksil guruhlarining pastroq haroratlarda kondensatsiyasiga yordam beradi. Teshiklarni -kengaytirish mexanizmi quyidagicha: sinterlash vositasidan olingan geteroatomlar Al-O bog'lanish tarmog'iga kirib, o'zaro bog'langan Al-O bog'larini buzadi, alumina kukunining sirt tarangligini pasaytiradi va kalsinatsiya paytida g'ovak devorining qulashiga olib keladi, bu esa g'ovak hajmini oshiradi. Bundan tashqari, ma'lum haroratlarda sinterlash yordamining qisman sublimatsiyasi yoki parchalanishi -Al₂O₃ tayanchining g'ovak hajmini oshiradi. Bu usul teshiklarni kengaytirish uchun muhim yo'nalish hisoblanadi.
02 Alumina dispersiyasi usuli
Alumina dispersiyasi usuli nisbatan oddiy: qo'llab-quvvatlash gözenek tuzilishini sozlash uchun turli dispersiya xususiyatlariga ega alyuminiy oksidi prekursorlarini aralashtirish. Printsip shundaki, turli xil dispersiya xususiyatlariga ega soxta boehmit prekursorlari, ularning turli zarracha o'lchamlari tufayli, aralashtirilgandan keyin zarralarning asl qadoqlash holatini o'zgartiradi. Yupqa zarralar yuqori o'ziga xos sirt maydonini ta'minlashi mumkin, qo'pol zarralar esa kattaroq teshik hajmiga hissa qo'shadi. Shunday qilib, gözenek tuzilishini samarali boshqarishga erishib, tegishli gözenek tuzilishini olish mumkin.