造紙用固體催化劑生產(chǎn)工藝，主要指固體催化劑的制造。在催化劑工業(yè)中所用的原料包括周期表中列舉的大部分元素及其化合物，主要是涉及過(guò)渡元素及其化合物及硅、鋁化合物等。此外，還有某些礦物，如從釩鈦磁鐵礦制造五氧化二釩。原料經(jīng)物理的、化學(xué)的加工，制成具有特定的化學(xué)組成、物理結(jié)構(gòu)以及一定尺寸、形狀(圓柱形、球形、片形、環(huán)形、異形、無(wú)定形等)的顆粒，才具有特定的催化性能。根據(jù)工業(yè)反應(yīng)器不同結(jié)構(gòu)和操作條件的要求，顆粒的當(dāng)量直徑由數(shù)十毫米至數(shù)微米不等。均相催化劑(如含有金屬離子的溶液)一般都在使用現(xiàn)場(chǎng)配制。
催化劑制造的主要特點(diǎn)是工藝和設(shè)備的多變性。催化劑的性能(催化活性、催化劑選擇性、催化劑壽命等)對(duì)用戶的經(jīng)濟(jì)效益有重大的影響，因而各催化過(guò)程所用催化劑更換頻繁，這迫使催化劑制造工廠經(jīng)常調(diào)整設(shè)備和工藝條件。目前，工業(yè)用催化劑有數(shù)百種，一些著名的催化劑廠通常有十多條生產(chǎn)線，能制造數(shù)十種催化劑，大部分設(shè)備布置在鋼結(jié)構(gòu)的多層平臺(tái)上，以便于在制造工藝改變時(shí)調(diào)整各單元操作設(shè)備，或不同生產(chǎn)線的設(shè)備交叉組合。催化劑制造工藝的多變性，是其他化工產(chǎn)品生產(chǎn)中少見(jiàn)的。制造催化劑所用設(shè)備的材質(zhì)是重要的，由于設(shè)備腐蝕污染物料,往往會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量,對(duì)制造過(guò)程要加以嚴(yán)格控制，以保證對(duì)制造結(jié)果的重復(fù)性。
制造方法 制造催化劑的每一種方法，實(shí)際上都是由一系列的操作單元組合而成。為了方便，人們把其中關(guān)鍵而具特色的操作單元的名稱定為制造方法的名稱。傳統(tǒng)的方法有機(jī)械混合法、沉淀法、浸漬法、溶液蒸干法、熱熔融法、浸溶法(瀝濾法)、離子交換法等，近十年來(lái)發(fā)展的新方法有化學(xué)鍵合法、纖維化法等。
機(jī)械混合法 將兩種以上的物質(zhì)加入混合設(shè)備內(nèi)混合。此法簡(jiǎn)單易行，例如轉(zhuǎn)化-吸收型脫硫劑的制造,是將活性組分(如二氧化錳、氧化鋅、碳酸鋅)與少量粘結(jié)劑(如氧化鎂、氧化鈣)的粉料計(jì)量連續(xù)加入一個(gè)可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和傾斜度的轉(zhuǎn)盤(pán)中，同時(shí)噴入計(jì)量的水。粉料滾動(dòng)混合粘結(jié),形成均勻直徑的球體,此球體再經(jīng)干燥、焙燒即為成品。乙苯脫氫制苯乙烯的Fe-Cr-K-O催化劑,是由氧化鐵、鉻酸鉀等固體粉末混合壓片成型、焙燒制成的。利用此法時(shí)應(yīng)重視粉料的粒度和物理性質(zhì)。
沉淀法 此法用于制造要求分散度高并含有一種或多種金屬氧化物的催化劑。在制造多組分催化劑時(shí)，適宜的沉淀?xiàng)l件對(duì)于保證產(chǎn)物組成的均勻性和制造優(yōu)質(zhì)催化劑非常重要。通常的方法是在一種或多種金屬鹽溶液中加入沉淀劑(如碳酸鈉、氫氧化鈣)，經(jīng)沉淀、洗滌、過(guò)濾、干燥、成型、焙燒(或活化)，即得最終產(chǎn)品。如果在沉淀桶內(nèi)放入不溶物質(zhì)(如硅藻土)，使金屬氧化物或碳酸鹽附著在此不溶物質(zhì)上沉淀，則稱為附著沉淀法。沉淀法需要高效的過(guò)濾洗滌設(shè)備，以節(jié)約水，避免漏料損失。
浸漬法 將具有高孔隙率的載體(如硅藻土、氧化鋁、活性炭等)浸入含有一種或多種金屬離子的溶液中，保持一定的溫度，溶液進(jìn)入載體的孔隙中。將載體瀝干，經(jīng)干燥、煅燒，載體內(nèi)表面上即附著一層所需的固態(tài)金屬氧化物或其鹽類。浸漬法可使催化活性組分高度分散,并均勻分布在載體表面上,在催化過(guò)程中得到充分利用。制備含貴金屬(如鉑、金、鋨、銥等)的催化劑常用此法，其金屬含量通常在 1%以下。制備價(jià)格較貴的鎳系、鈷系催化劑也常用此法，其所用載體多數(shù)已成型，故載體的形狀即催化劑的形狀。另有一種方法是將球狀載體裝入可調(diào)速的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，然后噴入含活性組分的溶液或漿料，使之浸入載體中，或涂覆于載體表面。
噴霧蒸干法 用于制顆粒直徑為數(shù)十微米至數(shù)百微米的流化床用催化劑。如間二甲苯流化床氨化氧化制間二甲腈催化劑的制造，先將給定濃度和體積的偏釩酸鹽和鉻鹽水溶液充分混合,再與定量新制的硅凝膠混合,泵入噴霧干燥器內(nèi)，經(jīng)噴頭霧化后，水分在熱氣流作用下蒸干，物料形成微球催化劑，從噴霧干燥器底部連續(xù)引出。
熱熔融法 主要用于制造氨合成所用的鐵催化劑。將精選磁鐵礦與有關(guān)的原料在高溫下熔融、冷卻、破碎、篩分，然后在反應(yīng)器中還原。
浸溶法 從多組分體系中，用適當(dāng)?shù)囊簯B(tài)藥劑(或水)抽去部分物質(zhì)，制成具有多孔結(jié)構(gòu)的催化劑。例如骨架鎳催化劑的制造,將定量的鎳和鋁在電爐內(nèi)熔融,熔料冷卻后成為合金。將合金破碎成小顆粒，用氫氧化鈉水溶液浸泡，大部分鋁被溶出(生成偏鋁酸鈉)，即形成多孔的高活性骨架鎳。
離子交換法 某些晶體物質(zhì)(如合成沸石分子篩)的金屬陽(yáng)離子(如Na+)可與其他陽(yáng)離子交換。 將其投入含有其他金屬(如稀土族元素和某些貴金屬)離子的溶液中，在控制的濃度、溫度、pH條件下，使其他金屬離子與 Na+進(jìn)行交換。由于離子交換反應(yīng)發(fā)生在交換劑表面，可使貴金屬鉑、鈀等以原子狀態(tài)分散在有限的交換基團(tuán)上，從而得到充分利用。此法常用于制備裂化催化劑，如稀土-分子篩催化劑。
