CN101038128A - 一种分子筛催化剂微波干燥处理的方法和装置 - Google Patents

一种分子筛催化剂微波干燥处理的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种分子筛催化剂微波干燥处理的方法和装置。本发明将分子筛催化剂浆液涂铺成带状的方式置于微波设备中，以便快速、连续地进行干燥；所述专用的微波干燥设备采用往复循环的输送带输料的方式，将分子筛催化剂浆液送入微波干燥设备中脱除水份；将搅拌均匀的分子筛催化剂浆液通过一个设置在输送带一端的浆液分布器，定点、定量地涂铺在运行中的输送带的表面，保持浆液铺成2－100mm，置于微波场中单程干燥时间为5－60min，即得分子筛催化剂干燥产品。本发明加热速度快，加热均匀；适用于浆液物料的干燥，并可连续性生产，操作方便，宜于控制；对干燥样品无污染，物料干燥后不结块；生产过程环保清洁；微波处理过程能促进活化剂进入分子筛骨架，从而提高分子筛催化剂催化性能。

Description

一种分子筛催化剂微波干燥处理的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种分子筛催化剂微波干燥处理的方法和装置。
背景技术
分子筛催化剂广泛应用于石油、化工等领域，如炼油过程的催化裂化、加氢裂化、异构化、烷基化等反应，化工领域的催化氧化等反应，以及吸附分离等。一般分子筛需要经过合成、晶化、交换、过滤洗涤、干燥、焙烧等工序制备而成。目前，分子筛催化剂的干燥方法主要有蒸汽干燥、热风干燥和电加热干燥等三种方式。蒸汽干燥设备主要有：干燥箱、浆叶式干燥机、真空耙式干燥机、转鼓结片干燥机、蒸汽管回转干燥机等，此种干燥方式一般干燥时间较长(通常在2h以上)。热风干燥设备主要有：旋转闪蒸干燥机、气流干燥机等，采用热风干燥时，一般需先用热源将空气加热，需要经过换热，因此能耗高，热效率低。电加热干燥用电阻丝加热被加热物料，能量主要靠传导与辐射传递，热效率低，目前较少采用。这些常规的加热方式，热量在被加热物体内主要依靠热传导逐渐从表面传递到内部，要使中心部位达到所需的温度需要一定的时间，导热性差的物体所需的时间就更长。这些传统的加热方式一般干燥时间长、能耗大、加热不均匀、需要上下翻动、劳动强度较大。近年来发展起来的微波技术，已广泛应用于食品加工等行业，而微波在化工领域的应用则是一门新兴的前沿交叉学科。目前，在化工领域的应用主要是粉状、颗粒状物料的干燥脱水。CN1569700A报道了一种污泥微波干燥设备及其干燥方法；CN1360811A中采用微波对陶瓷进行干燥；CN1614049A公开了一种在提取金属锗过程中采用微波干燥水合二氧化锗的方法和装置；CN1740722A报道了一种蜂窝状烧结体的微波干燥方法；ZL02212487.X中公开了一种微波干燥蚕茧的设备；ZL03249124.7则公开了一种用于食品生产的微波冷冻干燥设备。综上所述，分子筛催化剂都采用热风、蒸汽等常规方法干燥，采用微波对分子筛催化剂进行干燥的方法还未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中的缺点和不足加以创新，提供一种快速、高效的分子筛催化剂微波干燥处理的方法和装置。
本发明的技术解决方法是：
1)将分子筛催化剂浆液涂铺成带状的方式置于微波设备中，以便快速、连续地进行干燥；
2)所述专用的微波干燥设备采用往复循环的输送带输料的方式，将分子筛催化剂浆液送入微波干燥设备中脱除水份；
3)将搅拌均匀的分子筛催化剂浆液通过一个设置在输送带一端的浆液分布器，定点、定量地涂铺在运行中的输送带的表面，保持浆液铺成2-100mm，置于微波场中单程干燥时间为5-60min，即得分子筛催化剂干燥产品。
本发明所述的分子筛催化剂微波干燥处理的装置，它的特点是：由输送带、压带轱辘、浆液分布器、微波发生器、辊轴、箱体、卸料刮刀组成，其中输送带以循环的结构设置在机架上，压带轱辘设在输送带的始端，浆液分布器亦设在输送带的始端，箱体设在机架的上方，微波发生器设在箱体内，卸料刮刀设在输送带的尾端，用于刮净输送带上干燥后的物料，输送带从箱体内的微波发生器下通过，辊轴设在输送带两侧，使输送带形成卷边凹槽，便于浆液物料输送。
本发明具有以下优点：(1)加热速度快，加热均匀；(2)选择性加热水分，节能高效；(3)微波干燥设备经过改造，适用于浆液物料的干燥，并可连续性生产，操作方便，宜于控制；(4)对干燥样品无污染，物料干燥后不结块；(5)生产过程环保清洁，无“三废”产生；(6)微波处理过程能促进活化剂进入分子筛骨架，从而提高分子筛催化剂催化性能。
附图说明
图1是本发明微波干燥设备结构示意图
图2是输送带截面示意图
具体实施方式
由图1、2可知，本发明将分子筛催化剂浆液涂铺成带状的方式置于微波设备中，以便快速、连续地进行干燥；所述专用的微波干燥设备采用往复循环的输送带1输料的方式，将分子筛催化剂浆液送入微波干燥设备中脱除水份；将搅拌均匀的分子筛催化剂浆液通过一个设置在输送带1一端的浆液分布器3，定点、定量地涂铺在运行中的输送带1的表面，保持浆液铺成2-100mm，置于微波场中单程干燥时间为5-60min，即得分子筛催化剂干燥产品。所述的分子筛催化剂在干燥前根据产品需要可以加入一定比例的活化剂活化，活化剂质量与分子筛催化剂干基比为0.01-0.5，搅拌10min-24h以使得活化剂分布均匀，在分子筛催化剂干燥的同时，微波辐射能有效地加快离子运动和反应的速度，从而促进活化剂中的离子进入分子筛骨架，起到提高分子筛催化剂催化反应性能的效果。所述的分子筛催化剂在干燥前也可以不加活化剂。
本发明所述的分子筛催化剂微波干燥处理的装置，它的特点是：由输送带1、压带轱辘2、浆液分布器3、微波发生器4、辊轴5、箱体6、卸料刮刀7组成，其中输送带1以循环的结构设置在机架上，压带轱辘2设在输送带1的始端，浆液分布器3亦设在输送带1的始端，箱体6设在机架的上方，微波发生器4设在箱体6内，卸料刮刀7设在输送带1的尾端，用于刮净输送带1上干燥后的物料，输送带1从箱体6内的微波发生器4下通过，辊轴5设在输送带两侧，使输送带1形成卷边凹槽，便于浆液物料输送。所述的微波发生器4的微波频率为300-30000MHZ，波长为1m-1mm。
本发明采用微波干燥时，微波能穿透物体内部里外同时加热，其特点有：(1)穿透性加热，加热速度快，加热均匀；(2)选择性加热，节能高效，因为水分子对微波的吸收效果最好，所以含水量最高的部位吸收微波功率最多，对炉体、炉腔内空气几乎不加热；(3)无热惯性；(4)操作方便，宜于控制；(5)环保，清洁卫生，无“三废”产生。另外，许多有机化合物不能直接明显地吸收微波，但可利用某种强烈吸收微波的“敏化剂”把微波能传给这些物质而发生化学反应，微波通过催化剂或其载体发挥其诱导作用，即消耗掉的微波能用在诱导催化反应上，此称为微波诱导催化反应。在微波作用下，传统的化学反应速度能大大加快，特别是微波干法合成反应，反应速度可加快几十倍甚至上千倍，从而起到提高分子筛催化剂性能的效果。
本发明经过大量的试验、研究、探索和论证，创造性地利用微波具有选择性加热、瞬间深透物质内部、内外均匀加热、不易损失能量、热效率高、有利于促进离子运动和化学反应等特点，快速、连续、高效地脱除分子筛催化剂的大部分水分，并促进活化剂进入分子筛骨架，从而获得高性能的分子筛催化剂。
实施例
实施例1  增产丙烯助剂ZHP分子筛的微波处理干燥
将超细ZSM-5分子筛浆液按一定比例加入活化剂，搅拌活化1h后，测得浆液固含量为30％，密度为1.22g/cm3，取此活化后的浆液1000L(干基含量为366kg)，用泵输送至带式微波干燥设备(功率为200kw)进行干燥，分子筛浆液在输送带上的厚度为15mm，在微波干燥设备中停留15min即得到充分干燥，物料全部干燥完毕为4h，测得干燥后的物料固含量为87％，共蒸发水分800kg，用电800kwh，能量利用率(指水份蒸发所需热能/消耗的电能)为72％。样品经轻油微反评价，反应所得裂化气中丙烯含量为20.8％(质量百分数)。
实施例2  纳米β分子筛的微波处理干燥
将纳米β分子筛1000L，搅拌均匀，测得浆液固含量为35％，密度为1.35g/cm3，干基含量为472.5kg，用泵输送至带式微波干燥设备(功率为200kw)进行干燥，分子筛浆液在输送带上的厚度为12mm，在微波干燥设备中停留12min即得到充分干燥，物料全部干燥完毕为4.5h，测得干燥后的物料固含量为90.5％，共蒸发水分828kg，用电900kwh，能量利用率(指水份蒸发所需热能/消耗的电能)为66.24％。
实施例3  超细Ti-ZSM-5分子筛的微波处理干燥
将Ti-ZSM-5分子筛1000L，搅拌均匀，测得浆液固含量为20％，密度为1.24g/cm3，干基含量为248kg，用泵输送至带式微波干燥设备(功率为200kw)进行干燥，分子筛浆液在输送带上的厚度为8mm，在微波干燥设备中停留20min即得到充分干燥，物料全部干燥完毕为5h，测得干燥后的物料固含量为75％，共蒸发水分910kg，用电1000kwh，能量利用率(指水份蒸发所需热能/消耗的电能)为65.5％。
对比例1  增产丙烯助剂ZHP分子筛的蒸汽干燥
将超细ZSM-5分子筛浆液按一定比例加入活化剂，搅拌活化1h后，测得浆液固含量为30％，密度为1.22g/cm3，取此活化后的浆液1000L(干基含量为366kg)，装入烘箱中通蒸汽进行干燥，干燥24小时后取出，测得干燥后的物料固含量为75.3％，共蒸发水分734kg，耗费蒸汽2224kg，蒸汽利用效率(指水分蒸发所需要的热能/蒸汽热焓)为37％。样品经过轻油微反评价，反应所得裂化气中丙烯选择性为18.2％(质量百分数)。
对比例2  纳米β分子筛的蒸汽干燥
将纳米β分子筛1000L，搅拌均匀，测得浆液固含量为35％，密度为1.35g/cm3，干基含量为472.5kg，用泵输送至桨叶式干燥设备进行干燥，物料全部干燥完毕为8小时，测得干燥后的物料固含量为78％，共蒸发水分747kg，耗费蒸汽2500kg，蒸汽利用效率(指水分蒸发所需要的热能/蒸汽热焓)为34％。
对比例3  超细Ti-ZSM-5分子筛的电加热干燥
将Ti-ZSM-5分子筛1000L，搅拌均匀，测得浆液固含量为20％，密度为1.24g/cm3，干基含量为248kg，装入电加热箱式干燥器中，干燥24小时后取出，测得干燥后的物料固含量为89％，共蒸发水分962kg，用电1920kwh，能量利用率(指水分蒸发所需要的热能/蒸汽热焓)为36.1％。
表1实施例效果对比表
  实施例   干燥方法   分子筛催化剂类型   可否连续操作   能量利用效率   干燥时间   产品性能
 实施例1   微波  增产丙烯助剂ZHP分子筛   可   72％   4h   20.8％*
 实施例2   微波  纳米β分子筛   可   66.24％   4.5h
 实施例3   微波  超细Ti-ZSM-5分子筛   可   65.5％   5h
 对比例1   蒸汽  增产丙烯助剂ZHP分子筛   否   37％   24h   18.2％*
 对比例2   蒸汽  纳米β分子筛   可   34％   8h
 对比例3   电  超细Ti-ZSM-5分子筛   否   36.1％   24h
注：*数据表示轻油微反评价产物裂化气中丙烯选择性。

Claims (5)

1.一种分子筛催化剂微波干燥处理的方法，其特征在于将分子筛催化剂浆液置于专用的微波干燥设备中脱除水份，其中：
1)将分子筛催化剂浆液涂铺成带状的方式置于微波设备中，以便快速、连续地进行干燥；
2)所述专用的微波干燥设备采用往复循环的输送带(1)输料的方式，将分子筛催化剂浆液送入微波干燥设备中脱除水份；
3)将搅拌均匀的分子筛催化剂浆液通过一个设置在输送带(1)一端的浆液分布器(3)，定点、定量地涂铺在运行中的输送带(1)的表面，保持浆液铺成2-100mm，置于微波场中单程干燥时间为5-60min，即得分子筛催化剂干燥产品。
2.根据权利要求1所述的一种分子筛催化剂微波干燥处理的方法，其特征在于所述的分子筛催化剂在干燥前根据产品需要可以加入一定比例的活化剂活化，活化剂质量与分子筛催化剂干基比为0.01-0.5，搅拌10min-24h以使得活化剂分布均匀，在分子筛催化剂干燥的同时，微波辐射能有效地加快离子运动和反应的速度，从而促进活化剂中的离子进入分子筛骨架，起到提高分子筛催化剂催化反应性能的效果。
3.根据权利要求1所述的一种分子筛催化剂微波干燥处理的方法，其特征在于所述的分子筛催化剂在干燥前也可以不加活化剂。
4.根据权利要求1所述的分子筛催化剂微波干燥处理的装置，其特征在于：由输送带(1)、压带轱辘(2)、浆液分布器(3)、微波发生器(4)、辊轴(5)、箱体(6)、卸料刮刀(7)组成，其中输送带(1)以循环的结构设置在机架上，压带轱辘(2)设在输送带(1)的始端，浆液分布器(3)亦设在输送带(1)的始端，箱体(6)设在机架的上方，微波发生器(4)设在箱体(6)内，卸料刮刀(7)设在输送带(1)的尾端，用于刮净输送带(1)上干燥后的物料，输送带(1)从箱体(6)内的微波发生器(4)下通过，辊轴(5)设在输送带两侧，使输送带(1)形成卷边凹槽，便于浆液物料输送。
5.根据权利要求3所述的分子筛催化剂微波干燥处理的装置，其特征在于所述的微波发生器(4)的微波频率为300-30000MHZ，波长为1m-1mm。
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