Введение к работе
Актуальность работы. Стадия экструзионного формования является наиболее ответственной и сложной в технологии гетерогенных катализаторов и сорбентов. Известно, что условия проведения стадии формования и конструктивные параметры формующей оснастки существенно влияют на показатели качества целевого продукта соответствующего типоразмера: механическую прочность, объем и распределением пор по размерам и производительность процесса формовки. Формуемые пасты катализаторов и сорбентов являются дисперсными системами с коагуляционной структурой. В своем составе паста в общем случае содержит носитель (оксиды А1, Si, алюмосиликаты, a -FeiCb и др.), оксиды и соли активных компонентов и вспомогательные вещества, регулирующие влагосодержание пасты и ее реологические и экструзионные свойства. Например: временные технологические связки (ВТС)- водные растворы ПАВ и др. Формуемые пасты характеризуются определенными структурно-механическими (реологическими) параметрами, которые обратимо изменяются в процессе формования.
В настоящее время оценка и регулирование формовочных свойств, а также прогнозирование качества конечного продукта осуществляется по комплексу реологических характеристик исходных паст. Однако такой подход не является исчерпывающим, так как не учитывает изменение состояния структуры пасты в процессе экструзии, которое может сопровождаться частичной потерей влаги, а также увеличением дисперсности носителя и, вследствие этого, снижением вторичной пористости в структуре целевого продукта. Данные изменения также могут приводить к искажению формы экструдата, нарушению его сплошности и изменению пористой структуры. В этом аспекте представляет интерес определения условий стабильного формования паст катализаторов и сорбентов, а также возможности получения катализатора с повышенным содержанием крупных пор.
Цели работы:
Исследование корреляции между структурно-механическими показателями и экструзионными характеристиками формовочных паст.
Подбор режима работы экструдера и конструкционных параметров формующего узла обеспечивающих стабильное формование паст, с последующим получением качественных катализаторов и сорбентов.
Исследование возможности экструзионного формования паст с различным фракционным составом, для повышения доли крупных и транспортных пор в пористой структуре целевого продукта
Оценка влияния ряда временных технологических связок: сополимер загуститель марки ПП 25-04, полиэтиленоксиды с молекулярным весом 3*10 и 4,5* 106 (ПЭО 3 и ПЭО 4,5) и неионогенного ПАВ (неонол) на реологические и экструзионные характеристики паст ванадиевых сернокислотных катализаторов (ВСК).
Научная новизна.
На примере паст (ванадиевых катализаторов на основе белой сажи и диатомита, железооксидных катализаторов на основе a -Fe203 и алюмооксидных катализаторов на основе псевдобемита) установлены условия (конструктивные параметры экструдера, и режимы его работы) стабильного формования зерен катализаторов и сорбентов.
Обоснован метод оценки формуемости катализаторных паст по виду функциональной зависимости производительности формования от скорости вращения шнека.
Исследовано влияние различных временных технологических связок (ПП 25 04, ПЭО 3 и ПЭО 4,5 и неонол) на реологические и экструзионные показатели формовочных паст ванадиевых сернокислотных катализаторов.
Впервые обоснована и показана возможность получения катализаторов с повышенным содержанием крупных пор из шихты с различным фракционным составом
Практическая ценность
Получены ванадиевые сернокислотные катализаторы с повышенным содержанием крупных пор из шихты с различным фракционным составом.
Показана возможность производства такого катализатора с применением оборудования используемого в производстве ванадиевых сернокислотных катализаторов.
Предложены рекомендации по подбору конструктивных параметров формующего узла и фильер промышленного экструдера, а также режима его работы для формования широкого ряда катализаторов и сорбентов (на основе сили-кагеля - ванадиевые сернокислотные катализаторы, псевдобемита - АЮ(ОН) и гематита а-Ре20з).
Показана возможность применения сополимера загустителя ПП 25 04 в качестве временной технологической связки в производстве ванадиевых сернокислотных катализаторов.
Апробация работы
Основные положения и результаты работы опубликованы и доложены на:
XX Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии (Москва, РХТУ, 2006). XXI Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии (Москва, РХТУ, 2007). Всероссийской конференции с международным участием "Каталитические технологии защиты окружающей среды для промышленности и транспорта" (Санкт-Петербург, 2007). V111 Международная научно-практическая конференция "Новые химические технологии: производство и применение" (Пенза, 2006). Конференция «Нанотехнология - производство - 2007 » (Фрязино, 2007)
Публикации:
Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8 печатных работах, в том числе 3 - в рецензируемых журналах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы. Диссертация изложена на
