CN102489046A - 用于催化剂喷雾成型的浆料的前处理方法及其脱气系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对用于催化剂喷雾成型的浆料进行前处理的方法，包括将置于密闭容器中的所述浆料进行抽气处理以使其内部压力为-0.6×10⁵Pa～-0.9×10⁵Pa，并且在该抽气过程中对所述浆料进行振幅为1～3mm且振动频率为10～1000次/min的机械振动，从而达到快速、稳定且彻底脱气的效果。本发明还涉及一种用于实施前述方法的脱气系统。

Description

用于催化剂喷雾成型的浆料的前处理方法及其脱气系统

技术领域

本发明涉及催化剂领域，更具体地涉及一种用于催化剂喷雾成型的浆料的前处理方法及其脱气系统。 

背景技术

我国是最大的煤炭生产和消费国，对煤炭的综合洁净利用是最近的一项热门课题。对煤炭的利用主要是三个方向，一是煤的直接液化，二是煤炭的间接液化，三是以煤制甲醇和甲醇制烯烃(MTO)等为代表的煤化工方向。其中甲醇制烯烃技术所采用的催化剂大多是以SAPO-34分子筛作为活性组分同其它添加剂配混，通过喷雾成型制备成能在流化床中使用的分子筛催化剂。在喷雾干燥这个环节中，当喷雾浆料从喷嘴射出后，在到达喷雾塔壁的过程中，由于是在高温条件下，浆料中的水分会迅速蒸发，从而使喷射出的雾状颗粒干燥成为球形的固态颗粒。如果浆料中含有气泡，当雾状颗粒在塔内空间运动的过程中，由于和浆料的膨胀系数不同使得气泡在颗粒内部迅速膨胀，导致颗粒崩裂，这样颗粒在到达塔壁后就变成碎裂的扇形或者是中空环形颗粒(形如面包圈)，从而导致收率的降低，而且磨耗性能也差。 

如前所述，解决上述“面包圈”的问题的一种方法是将配制成的浆料中的气体排出，即脱气，这样可以改善喷雾效果。脱气的方法有很多种，一般的方法是采用静置的方法让浆料中的气体随着时间自行从浆料中脱出，但是时间较长，一般至少要24小时左右，而且由于脱气不彻底，导致喷雾效果也不太理想。 

专利申请CN101851041.A涉及一种脱硫废水深化处理实现零排放的方法和装置，其中提供了一种脱硫废水深化处理的一种方法，在这个方法中提到了脱气装置，但是仅仅是提供了一个脱气腔室，并没有对脱气方法进行阐述。发明申请90202344.6的振动成型机是一种成型机械，主要是在振动机械中提供了脱气装置，它具有可调压的上加压装置并通过线性弹簧把压力传给泥料；还有一个双轴惯性激振装置并通过传振杆把振动力传给泥料，并且它主要应用于耐火材料行业以及建筑和陶瓷行业。这个发明的主要目的是振动泥料，采用振动的方式实现脱气。但是它们仅仅是实现了脱气，在脱气的同时没有对颗粒的形状和收率以及磨耗等方面给出任何的启示。专利CN201633286.U的数码喷印机的超声波脱气装置是采用超声波的方式实现脱气，申请号为200780036336.1的摇动器与脱气器的组合的专利申请公布了一种分离浆体的系统，此系统的特点是采用振动的方法实现浆体的分离，对分离出的浆体利用压力差装置形成的压力差或者真空对分离出的浆体进行脱气，但没有具体涉及脱气效果、处理时间以及磨耗性能等。 

另外，申请号为201110257159.8的发明申请涉及一种用于催化剂成型的前处理方法，通过采用真空脱气而排出待成型的分子筛催化剂料浆中的气体，在该申请中还提到了在抽真空过程中增加搅拌来强化脱气效果。虽然也能够获得磨耗指数较高的分子筛成型产品，但是由于浆料在搅拌过程中，被搅拌的浆液将很有可能卷带入新的气体进入浆液内部，即产生二次引入气体的问题，使其脱气效果可能会不稳定或者不能够彻底地脱去浆料中的气体。 

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中在分子筛催化剂喷雾成型过程中存在的磨耗性能差、脱气效果不稳定或不彻底等问题。 

为此，在一方面，本发明提供了一种对用于催化剂喷雾成型的浆料进行前处理的方法，包括以下步骤： 

将所述浆料放置在连接于抽气装置的密闭容器中；和 

通过所述抽气装置对所述密闭容器进行抽气，以使所述密闭容器内部的压力为-0.6×10⁵Pa～-0.9×10⁵Pa， 

其中，在所述抽气过程中，通过振动装置对所述浆料进行机械振动，所述机械振动的振幅为1～3mm并且所述机械振动的振动频率为10～1000次/min。 

在一个优选实施方式中，所述密闭容器在抽气过程中的压力为-0.65×10⁵Pa～-0.85×10⁵Pa。 

在一个优选实施方式中，所述密闭容器在抽气过程中的压力为-0.7×10⁵Pa～-0.8×10⁵Pa。 

在一个优选实施方式中，所述机械振动的振幅为1.5～2.5mm。 

在一个优选实施方式中，所述机械振动的振幅为2.0mm。 

在一个优选实施方式中，所述机械振动的振动频率为80～1000次/min。 

在一个优选实施方式中，所述机械振动的振动频率为100～800次/min。 

在一个优选实施方式中，所述前处理的时间为1-3小时。 

在另一方面，本发明提供了一种用于实施前述方法的脱气系统，包括： 

密闭容器，用于放置待进行前处理的浆料； 

抽气装置，与所述密闭容器连接，用于对所述密闭容器进行抽气；以及 

振动装置，用于在所述抽气过程中，对所述浆料进行机械振动。 

在一个优选实施方式中，所述抽气装置是真空泵。 

在一个优选实施方式中，所述振动装置是电动气锤或振荡器。 

本发明通过采用真空抽气的方式抽出用于分子筛喷雾成型的浆料中的气体，并在抽气的过程中辅助以振动，尤其是机械振动。这样做不仅大大缩短了脱气时间，而且脱气效果稳定、彻底，磨耗性能得到大大改善。 

附图说明

图1是根据本发明的前处理方法中使用的一种脱气系统的示意图。 

具体实施方式

本发明针对用于分子筛喷雾成型的浆料中包含气体或浆料的脱气不稳定或不彻底的问题，提供了一种对用于分子筛喷雾成型的浆料进行前处理的方法，其中采用真空的方法抽出浆料中的气体，并在抽气的过程中辅以机械振动，从而使浆料的脱气更彻底。脱气彻底的浆料能够实现良好的分子筛喷雾成型效果，较好的分子筛颗粒形状，较高的分子筛收率以及良好的磨耗性能，通过在抽气过程中利用振动装置对浆料产生机械振动，增强了真空抽气的效果。 

在一个具体实施方式中，本发明的前处理方法包括将用于分子筛喷雾成型的浆料放置在一个密闭容器中，该密闭容器与抽气装置例如真空泵连 接以对该密闭容器进行抽气，以使该密闭容器内部处于负压状态，其内部压力例如为-0.6×10⁵Pa～-0.9×10⁵Pa，更优选为-0.65×10⁵Pa～-0.85×10⁵Pa，更优选-0.7×10⁵Pa～-0.8×10⁵Pa。而且，在上述抽气过程中，通过能够产生机械振动的振动装置例如电动气锤或振荡器对浆料进行机械振动。优选地，该机械振动的振幅为1～3mm，更优选为1.5～2.5mm，最优选为2.0mm。优选地，该机械振动的振动频率为10～1000次/min，更优选为80-1000次/min，更优选100～800次/min。在本发明中，机械振动的幅度和频率可以根据具体使用的浆料的粘度进行适当调整。 

由于本发明的方法是采用抽真空的方式抽出浆料中的气体，并在抽气的过程中辅助以机械振动，即采用了抽气和机械振动方式的结合，使得脱气更为彻底、有效，并在最终制得的分子筛催化剂颗粒的性能方面取得了出人意料的效果。具体地，通过本发明方法前处理过的用于分子筛喷雾成型的浆料，在喷雾成型后获得的分子筛颗粒出现的“面包圈”问题明显减少，甚至完全消除，而且磨耗性能得到了大大改善。另外，本发明的方法还大大缩短了对浆料的脱气处理时间，通过本发明方法进行的前处理只需要1-3小时即可达到脱气的效果。 

此外，本发明还提供一种用来实施前述方法的脱气系统，图1是根据本发明的前处理方法中使用的一种脱气系统的示意图。如图1所示，该脱气系统包括：密闭容器(本领域技术能够理解，该密闭容器可以采用任何材料如塑料、金属制成的密闭容器，只要能够用来盛放浆料并可以进行抽真空即可)1，其用于放置需要进行脱气前处理的用于分子筛喷雾成型的浆料2；抽气装置(图1中示出的是真空泵，本领域技术人员理解，可以使用任何抽气装置)4，其与密闭容器1通过管线3连接以用于对密闭容器1进行抽气，以使该密闭容器1内部处于负压状态；以及振动装置(图1中示出的是振荡器，本领域技术人员能够理解可以使用任何其他能够产生振动的装置例如电动气锤)5，用于在抽气过程中，对浆料2本体进行机械振动。在该脱气系统中，抽气装置使得密闭容器内的压力可以为-0.6 ×10⁵Pa～-0.9×10⁵Pa，优选-0.65×10⁵Pa～-0.85×10⁵Pa，更优选-0.7×10⁵Pa～-0.8×10⁵Pa。振动装置的振幅可以为1～3mm，优选1.5～2.5mm，尤其是2.0mm。另外，振动装置的振动频率可以为10～1000次/min，优选80～1000次/min，更优选100～800次/min。通过采用本发明的脱气系统，能够使得脱气更为彻底、有效，并在最终制得的分子筛催化剂颗粒的性能方面取得了出人意料的效果，例如在喷雾成型后获得的分子筛颗粒出现的“面包圈”问题明显减少，甚至完全消除，而且磨耗性能得到了大大改善。另外，还大大缩短了对浆料的脱气处理时间，通过本发明的脱气系统进行的前处理只需要1-3小时即可达到脱气的效果。 

实施例 

下面将详细描述根据本发明的优选实施例，但应当理解，本发明的范围不受这些实施例的限制。 

实施例1 

用于分子筛催化剂SAPO-34喷雾成型的浆料通过将拟薄水铝石、分子筛原粉、高岭土以及稀硝酸(20wt％)按质量比9∶16∶15∶10的配比充分混合而制得。 

将制得的浆料放置在不锈钢制成的密闭容器中，通过与该密闭容器连接的真空泵抽气，以使该密闭容器内部的压力为-0.9×10⁵Pa，在该真空状态下对浆料进行前处理2小时。在抽真空过程中通过振荡器(HY-6型，金坛市国旺实验仪器厂生产)对该密闭容器辅助以机械振动，振荡器的振动频率为180次/min，振幅为2.5mm。将经过前处理的浆料利用喷雾干燥设备OPD-8(由上海京桥干燥设备有限公司升生产)进行喷雾干燥，喷雾条件为如下：入口温度300℃，出口温度150℃，转盘转速20hz。得到的催化剂样品标记为SDT-1。 

将SDT-1进行磨耗测定(采用的磨耗仪为北京惠尔三吉公司生产的测定仪器)，目的在于考察催化剂粒子的磨损指数，测定的方法和条件根据国标GB-T 10505.2-1989进行，磨损指数根据下式进行计算： 

磨损指数＝[(W₁-W₀)/W_S]/4；其中的WS＝W₂+W₁-W₀

其中W₀表示收集袋空袋的重量，单位：g； 

W₁表示磨损4小时后收集袋总重量，单位：g； 

W₂表示磨损4小时后试验管中催化剂重量，单位：g； 

W_S表示磨损4小时后催化剂总重量，单位：g。 

测量结果见表1，其磨损指数为0.4％。 

实施例2 

浆料制备和磨耗测定过程大致与实施例1相同，不同之处在于，密闭容器内部的压力为-0.6×10⁵Pa。得到的催化剂样品标记为SDT-2，测得的磨损指数为0.5％。 

实施例3 

浆料制备和磨耗测定过程大致与实施例1相同，不同之处在于，机械振动的振幅为1.5mm。得到的催化剂样品标记为SDT-3，测得的磨损指数为0.5％。 

实施例4 

浆料制备和磨耗测定过程大致与实施例1相同，不同之处在于，机械振动的振动频率为500次/min。得到的催化剂样品标记为SDT-4，测得的磨损指数为0.4％。 

比较例1 

浆料制备以及表征和测定过程类似于实施例1，不同之处在于仅采用静置方式进行脱气处理。浆料配置完成后静置24小时以上。静置后的浆料采用OPD-8的喷雾干燥装置进行喷雾干燥，喷雾条件与实施例1中相同，喷雾后得到的催化剂样品标记为SDT-5。将SDT-2进行磨耗测定，结果见表1，其磨损指数为0.8％。 

比较例2 

浆料制备以及表征和测定过程类似于实施例1，不同之处在于仅采用真空抽气的方式进行脱气处理。配制好的浆料在真空状态下(真空度为-0.9×10⁵Pa)搅拌处理10小时。将处理后的浆料利用OPD-8进行喷雾干燥，喷雾条件与实施例1中相同，得到的催化剂样品标记为SDT-6。将SDT-3进行磨耗测定，其磨损指数为0.7％。 

比较例3 

浆料制备以及表征和测定过程类似于实施例1，不同之处在于通过抽气装置使得密闭容器内部的压力为-0.1×10⁵Pa(不在本发明的压力范围内)，振动的振动频率为180次/min，振幅为3mm，处理时间为2小时。将抽真空后的浆料利用OPD-8进行喷雾干燥，喷雾条件与实施例1中相同，得到的催化剂样品标记为SDT-7。将SDT-4进行磨耗测定，其磨损指数为3.0％。 

比较例4 

浆料制备以及表征和测定过程类似于实施例1，不同之处在于密闭容器内部的压力相同(为-0.9×10⁵Pa)但振动频率不同。在抽真空过程中辅助以机械振动，振动频率为1次/min(其不在本发明的振动频率范围内)，振幅为3mm，处理时间为2小时。将抽真空后的浆料利用OPD-8进行喷 雾干燥，喷雾条件与实施例1中相同，得到的催化剂样品标记为SDT-8。将SDT-5进行磨耗测定，其磨损指数为0.9％。 

比较例5 

浆料制备以及表征和测定过程类似于实施例1，不同之处在于采用真空抽气+搅拌的方式进行脱气处理。配制好的浆料在真空状态下(真空度为-0.95×10⁵Pa)搅拌处理5小时。将处理后的浆料利用OPD-8进行喷雾干燥，喷雾条件与实施例1中相同，得到的催化剂样品标记为SDT-9。将SDT-3进行磨耗测定，其磨损指数为0.49％。 

表1 

从上表1的结果可以看出，仅采用静置脱气(比较例1)的方法可以实现相对不错的磨耗强度，但是处理时间和设备时间非常长，在经济效益方面不合算。仅采用抽气方式(比较例2)进行脱气处理，处理时间较长 且获得的产品的磨损指数较大；相比较而言，虽然采用抽气+搅拌(比较例5)的方式能够获得相对较好的测定结果，但是由于在搅拌中容易产生“二次引入气体”的问题，使得这种处理方法不能稳定地进行，同时也不能稳定地实现彻底脱气，并且在以这种方式进行的前处理中，由于存在上述“二次引入气体”的问题，因此通常处理时间较长，一般在5～24小时。 

相反，从表1可以看出，采用本发明的抽气+振动(实施例1～4)的方式进行的前处理，不仅能够使获得的产品的稳定地磨损维持在较低水平(0.5％以下)，而且由于采用的是振动而不是搅拌，因此不存在“二次引入气体”的问题，因此脱气效果稳定且彻底，并且处理时间较短，能够提高经济效益。然而，即使采用本发明的抽气+振动的方式进行前处理，但是，如果脱气采用的真空度不够(比较例3的压力为-0.1×10⁵Pa)，则不会产生明显的脱气效果，对磨耗强度也是不利的。此外，如果振动频率太低(比较例4中的振动频率为1次/min)，也起不到明显的脱气效果，其与仅通过抽气的效果相似。因此，在本发明的方法中，为了实现稳定且彻底的脱气效果，密闭容器内部的压力应在-0.6×10⁵Pa～-0.9×10⁵Pa的范围内，机械振动的振幅应在1～3mm的范围内，而机械振动的振动频率应在10～1000次/min的范围内。 

本领域技术人员可以理解，根据设计需要和其他因素，可以对本发明进行各种更改、组合、子组合和变形，只要它们在所附权利要求或其等同替换的范围内。 

Claims (11)

1.一种对用于催化剂喷雾成型的浆料进行前处理的方法，包括以下步骤：

将所述浆料放置在连接于抽气装置的密闭容器中；和

通过所述抽气装置对所述密闭容器进行抽气，以使所述密闭容器内部的压力为-0.6×10⁵Pa～-0.9×10⁵Pa，

其中，在所述抽气过程中，通过振动装置对所述浆料进行机械振动，所述机械振动的振幅为1～3mm并且所述机械振动的振动频率为10～1000次/min。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述密闭容器在抽气过程中的压力为-0.65×10⁵Pa～-0.85×10⁵Pa。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述密闭容器在抽气过程中的压力为-0.7×10⁵Pa～-0.8×10⁵Pa。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述机械振动的振幅为1.5～2.5mm。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述机械振动的振幅为2.0mm。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述机械振动的振动频率为80～1000次/min。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述机械振动的振动频率为100～800次/min。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述前处理的时间为1-3小时。

9.一种用于实施根据权利要求1-8中任一项所述的方法的脱气系统，包括：

密闭容器，用于放置待进行前处理的浆料；

抽气装置，与所述密闭容器连接，用于对所述密闭容器进行抽气；以及

振动装置，用于在所述抽气过程中，对所述浆料进行机械振动。

10.根据权利要求9所述的脱气系统，其中，所述抽气装置是真空泵。

11.根据权利要求9所述的脱气系统，其中，所述振动装置是电动气锤或振荡器。

Images