活性アルミナ固体吸着材の形状と性能

1.活性アルミナの形状と性能

固体吸着剤は、さまざまな粒子形状の反応器に使用される。初期の吸着材は形状に注意を払わず、バルク材を粉砕するだけで、粒径が不揃いで不定形の粒子を選別して使用することが多かった。形状が不定であるため、使用時の気流分布が非常に不均一になり、吸着反応に影響が出る。ふるい落とされた小粒子や粉体は使用できず廃棄されるため、多くの廃棄物が発生する。吸着剤に要求される性能の継続的な向上と成形技術の急速な発展により、活性アルミナ吸着剤に要求される形状は徐々に実用的な性能と一致してきている。

固体吸着剤は、工業用反応器に均一に充填されるように、少なくとも均一な粒状または微小球状である。したがって、成形は吸着剤の製造において重要な工程となっている。吸着剤の形状と成形工程は、吸着剤の性能に大きく影響する。エブルベッドで使用される小粒径または粒子状の吸着剤では、一般に吸着剤の粒径と粒度分布のみが注目され、吸着にはあまり注意が払われない。実際、吸着剤の形状を調整する必要はないが、必要な成形手段が不足している。成形技術の発達に伴い、粒径が4～5umより大きい固定床吸着剤の形状は豊富で多様になってきた。初期のアモルファス状や球状を中心としたものから、円筒状、棒状、リング状、シート状、ハニカム状、内外歯車状、クローバー状、菊花状など、吸着剤の形状はその性能とますます密接に関係している。

活性アルミナ吸着剤の形状、サイズ、表面粗さは、吸着剤の活性、選択性、強度、通気抵抗、その他の特性に影響を与える。最も重要なのは、活性、ベッド圧力損失、熱伝達への影響である。吸着剤の活性は表面積と大きな関係がある。したがって、吸着剤の機械的強度と圧力損失が許す限り、吸着剤の表面利用率をできるだけ向上させる必要がある。単位体積の反応器に収容される吸着剤の外部表面積が大きいほど、吸着容量が大きくなり、生産効率が高くなる。

2.活性アルミナの形状とサイズに関する反応器の要件

反応器の作動原理が異なるため、運転に必要な吸着剤の形状も大きく異なる。球状粒子は転がりやすく、均等に充填され、耐摩耗性が高く、空気精練による表面成分の損失が小さく、単位体積当たりの反応器充填量が多く、反応器の生産能力の向上に寄与し、流動床反応器によく使用される吸着剤の形状である。円筒形の規則的な、滑らかな表面、転がりやすい、均等に充填；中空円筒形の密度は、物質の拡散に資するが、吸着剤の見かけの密度が低下するので、各吸着剤の質量が減少し、各吸着剤の表面積が相応に減少し、浄化吸着に資しない。逆に、マクロ孔の孔径分布が小さすぎると、内部拡散抵抗が大きくなり、各活性アルミナ吸着材の表面積は大きくできるが、物質の拡散には不利になる。

したがって、最適な吸着剤の粒子密度を見つけるための実験が必要である。二重細孔分布型浄化吸着材は、マクロ細孔と小細孔の利点を保持し、それぞれの欠点を克服している。理論的な分析によると、細孔径が小さいほど、浄化吸着剤の二重細孔分布はより好ましい。単一細孔分布の精製吸着剤と比較して、二重細孔分布の精製吸着剤の効率は3〜6倍に高めることができるが、最小細孔径は分子平均自由行程の1/10に近づける必要がある。 減らす。拡散係数は細孔径にほとんど影響されないので、大きな細孔径は分子平均自由行程の10倍程度が好ましい。