原生纳米颗粒添加组分流态化研究.PDF

第 22 卷 　第 3 期 石 化 技 术 与 应 用 Vol. 22 　No. 3 2004 年 5 月 　　　　　　　　　　　　Petrochemical Technology Application 　　　　　　　　　　　　May. 2004 ( ) 研究与开发 165～169 原生纳米颗粒添加组分流态化研究 李爱蓉 ,周勇 ,石炎福 ,梁华琼 ( 四川大学 化工学院, 四川 成都 610065) 摘要 : 以原生纳米级 SiO2 和 TiO2 为原料 ,采用添加较大的颗粒来改善粉体结构特性 ,进而改善粉 体的流化质量 ,考察在添加不同粒径、不同质量比的玻璃珠颗粒情况下 ,纳米级颗粒 SiO2 和 TiO2 的流 化性能。实验表明 ,当添加粒径小于 0. 192 mm 的玻璃珠时 ,SiO2 和 TiO2 流化质量有明显改善 ;且当玻 璃珠的添加量大于 101∶时 ,其沟流现象很小 ,流化质量较好。在本实验中 ,采用床层压降曲线来表征其 流化性能。 关键词 :纳米颗粒 ;玻璃珠 ;压降曲线 ;流化性能 ( ) 中图分类号: TQ026. 7 　　文献标识码 :B 　　文章编号 : 1009 - 0045 2004 03 - 0165 - 05 　　所谓纳米级颗粒 , 其特点为颗粒的粒径极 气速较低时 ,流化床中颗粒可能呈活塞式上升或 小 ,属于 Geldart 分类中的 C 类颗粒 ,颗粒间有较 沟流 ;表观气速增大 ,床层分裂 ,形成大小不一的 强的粒子间作用力 , 易形成自然聚团和流态化聚 聚团 ,底部聚团较大 ,多呈固定床 ,上部为小聚团 团 ,一般条件下难于流化或输送[1 ] 。然而纳米级 或单颗粒流化床 ; 当表观速度增加到一定值时 , 颗粒具有特殊的物理和化学性质使得它们在工 纳米颗粒一般以聚团的形式流化 , 即聚团流态 业上具有广阔的应用前景 ,特别是近年来纳米材 化[5 - 6 ] 。本研究以纳米级 TiO2 和 SiO2 颗粒为物 料在材料科学和催化颗粒领域中得到了迅速发 料 ,考察了添加颗粒的添加量和颗粒粒径对纳米 展。由于纳米颗粒具有巨大的比表面积 ,可以提 级颗粒流化的影响。 高催化反应的效率 ,优化反应途径 ,在提高反应 速率方面具有显著功效 ,使得纳米级颗粒的流化 1 　实验部分 ① 也已成为各国发展研究的重点[2 ] 。 1 . 1 　实验装置及流程 改善 C 类颗粒流化性能的方法很多 ,但总的 本实验所采用的实验装置如图 1 所示 ,主要 来说可分为 2 类 : 外力场方法 , 如添加外部振动 包括直径为 60 mm 、高为 1000 mm 的圆筒流化 器、内部构件、声场、磁场等 ;本征流态化方法 , 即 床 ,其材质为有机玻璃 ,在床层底部及距离底部 利用不同性质、不同粒径或不同形状的添加颗粒 400 mm 处分别开有一个测压孔。而干燥空气所 以及表面改性来改善颗粒的流化质量,其本质是 用的硅胶装在直径 80 mm 、高 1200 mm 的有机玻 减弱或调节颗粒间的粘附力[3 ] 。而与其他方法 璃圆筒中 ,两部分均由法兰与管子连接 ,此外 ,还 相比 ,添加颗粒的优点在于它可在现有的流化床 有空气压缩机、稳压罐、转子流量计、U 型测压计 反应器中进行 ,不需要增加另外的装置或设备