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蜂窩陶瓷的發展前景分析

蜂窩陶瓷是近三十年來開發的一種新型陶瓷產品。由早期使用在小型汽車尾氣凈化到如今廣泛應用在化工、電力、冶金、石油、電子電器,機械等工業中,而且越來越廣泛,發展前景相當可觀。

蜂窩陶瓷因其結構似蜂窩形狀,由無數相等的孔組成的各種形狀,目前至大的孔數已達到了每平方厘米20-40,密度每立方厘米4-6克,吸水率至高達20%以上。由于多孔薄壁的特點,大大增加了載體的幾何表面積和改善了抗熱沖擊性能,目前生產的產品,其網狀孔以三角和四方為主,三角比四方承受力好得多,孔數也多些,這一點作為催化載體尤其重要。隨著單位面積孔數的提高和載體孔壁厚度的減少,陶瓷載體的抗熱沖擊趨勢是提高的,熱沖擊破環的溫度也是提高的。因此蜂窩陶瓷必須要降低膨脹系數和提高單位面積的孔數。熱膨脹系數是主要性能指標,當前國外水平是α25-1000℃≤1.0×10-6℃-1,與國內對比有一定差距,不過這差距越來越小。生產蜂窩陶瓷的原料主要是高嶺土,滑石,鋁粉、粘土等,而如今已突破了,尤其是硅藻土、沸石、膨脹土以及耐火材料的應用,蜂窩陶瓷應用日益廣泛,性能越來越好。除了用于燒結成型的蜂窩陶瓷外,還出現了不燒結的蜂窩陶瓷,這大大提高了催化性能的活性。不僅外觀尺寸由至小的球環形狀發展到大尺寸的立柱和方形和圓形。根據模具設計的不同;可以制作成不同尺寸不同形狀不同結構的蜂窩陶瓷。如用在石化行業煉油空氣吸附干燥的分子篩催化劑,尺寸高達0.8m,寬0.25m的正方形,孔數每平方厘米達到25,從原料、工藝以及機械制造方面都有了很大的變化。尤其是生產工藝有了很大提高。作為催化劑的蜂窩陶瓷要求在制造成型時不開裂,有機成分必須釋放干凈,除了耐磨性能外還要求有一定的機械強度,再生回用多次。

目前我國有蜂窩陶瓷生產廠家十多家,年產蜂窩陶瓷產品3000萬件左右。主要產品有蓄熱填料、活性炭,活性氧化鋁、分子篩、瓷料球、塔填料和催化劑等數十種產品,除了應用在國內鋼鐵、機械、建材、石化、冶練、家電等工業上,還出口國外,如蓄熱填料的蜂窩陶瓷熱容量J/kgk1000以上,使用溫度≥1700℃,在加熱爐、烘烤器、均熱爐、裂解爐等窯爐中可節省燃料達40%以上,產量提高15%以上,排放煙氣溫度低于150℃。活性炭 粉末或顆粒制成蜂窩陶瓷形狀后,大大提高了水處理的凈化和廢水處理能力,尤其在醫藥工業中抗菌素、激素,維生素,核酸針劑及各種針劑,藥物等的脫水脫色去雜質等。蜂窩陶瓷填料比其它形狀填料的比表面積更大,強度更好等優點,可使汽液分布更均勻,床層阻力降低,效果更好,且可延長使用壽命,在石化、制藥和精細化工行業中作填料效果相當好,蜂窩陶瓷用在催化劑方面更具優勢。以蜂窩狀陶瓷材料為載體,采用獨特的涂層材料,以貴金屬,稀土金屬及過渡金屬制備,因而具有高的催化活性,良好的熱穩定性,長的使用壽命,高強度等優點。用于催化裂化的蜂窩陶瓷正在取代現有的產品。催化裂化用200-500℃之間的重餾分油為原料(包括減壓餾分,直餾輕柴油、焦化蠟油等),以硅鋁酸鹽為催化劑,反應溫度在450-550℃之間(隨反應器類型而異)。它產量大(每個大型催化裂化裝置,每年裂化油品百萬噸以上),技術條件要求高(例如,催化劑每接觸油幾分鐘甚至幾秒鐘就要再生,每分鐘流過流化床催化劑達10t或更多)隨著催化活性的提高,為了加快再生速度,要求更加苛刻的再生條件。例如600-650℃,甚至700℃,催化劑消耗量大,每噸進料油消耗0.3-0.6kg催化劑,催化劑力學強度差的,消耗的還要大得多。這要求著催化劑活性、選擇性、穩定性的稍微提高,對生產實際將具有重大意義。正因為如此,蜂窩陶瓷催化劑也在不斷推陳出新,市場需求也越來越大,這些催化裂化用的催化劑被蜂窩陶瓷催化劑所代替,大尺寸多孔數的蜂窩陶瓷催化劑已嶄露頭角,有著強勁的發展勢頭。

目前蜂窩陶瓷的生產還是手工操作的多,尤其是成型工藝容易開裂、燒結變形,尚不能流水線作業,如果加工工藝復雜的又對模具要求高,因此加強模具成型和成型工藝以及機械制造蜂窩陶瓷是關鍵,還需要努力鉆研研究開發。


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