CN102686963B - 干燥催化剂烘烤器传送带的装置及其使用方法 - Google Patents

干燥催化剂烘烤器传送带的装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

公开了从催化剂烘烤器传送带(26)去除无机盐的系统(10)和方法。该系统(10)包括带有干燥容器(56)的设备，该干燥容器(56)具有催化剂烘烤器传送带入口(51)、催化剂烘烤器传送带出口(30)、加热介质入口(72)和加热介质出口(74)，其中催化剂烘烤器传送带入口(51)和催化剂烘烤器传送带出口(30)沿第一方向间隔开，加热介质入口(72)和加热介质出口(74)沿第二方向间隔分开，加热介质的入口(72)与催化剂烘烤器传送带入口(51)沿第二方向上间隔开及催化剂烘烤器传送带入口(51)沿第二方向位于加热介质入口(72)和加热介质出口(74)之间。该系统(10)包括酸浴(12)和从酸浴(12)延伸通过催化剂烘烤器传送带入口(51)和催化剂烘烤器传送带出口(30)的可移动的催化剂烘烤器传送带(26)。所述方法包括提供具有位于其上的无机盐的催化剂烘烤器传送带(26)和向催化剂烘烤器传送带(26)的第一侧提供加热介质以使得加热介质的热量流经催化剂烘烤器传送带(26)到达催化剂烘烤器传送带(26)的第二侧以蒸发无机盐的步骤。

Description

干燥催化剂烘烤器传送带的装置及其使用方法
本申请要求2009年10月28日提交的61/255,591号美国临时申请的优先权，其以其全文通过引用在此引入。 
技术领域
本公开一般地涉及使用热源(如，例如，热空气流)蒸发来自催化剂烘烤器传送带的材料(如，例如，无机盐催化剂)的设备、系统和方法。 
背景技术
已知烯化氧用于很多的用途。例如，环氧乙烷用于生产乙二醇、非离子表面活性剂、二醇醚、乙醇胺、聚乙烯聚醚多元醇。乙二醇被用作汽车冷却液、用作防冻液和用于制备聚酯纤维和树脂。环氧丙烷被用于生产聚氨酯聚合物应用中使用的丙二醇和聚丙烯聚醚多元醇。 
烯化氧(如例如，环氧乙烷和环氧丙烷)是通过烯烃(如乙烯或丙烯)在约250℃的升高温度下经过包含氧化铝上负载的金属银的无机催化剂与氧的氧化作用产生的。通常，促进剂如氯化物也被包括在内。环氧乙烷或环氧丙烷催化剂的产生发生于如催化剂烘烤器的设备中，其通常包含酸浴(一般含有硝酸)以帮助从设备中清理银催化剂。硝酸银残留通过气刀装置以从传送带吹出残留。处理这样的过程中产生的酸烟雾的问题已经成为挑战，且已经发现在某些情况下，酸烟雾逸出到工业加工建筑内，它们在此处可以产生严重的工业卫生和安全问题。因此，出现了解决上述问题的方法的需要。 
发明内容
按照一个方面，提供了用于干燥催化剂烘烤器传送带的设备，包 括具有催化剂烘烤器传送带入口、催化剂烘烤器传送带出口、加热介质入口、加热介质出口的干燥容器(drying vessel)，其中催化剂烘烤器传送带入口和催化剂烘烤器传送带出口沿第一方向间隔开，加热介质入口和加热介质出口沿第二方向间隔开，加热介质入口沿第二方向与催化剂烘烤器传送带入口分隔开，以及催化剂烘烤器传送带入口沿第二方向安置在加热介质入口和加热介质出口之间。 
在另一个方面，提供了用于如上面所述的设备的系统，其包括酸浴和从酸浴中延伸通过催化剂烘烤器传送带入口和通过催化剂烘烤器传送带出口的可移动的催化剂烘烤器传送带以从传送带蒸发无机盐。 
在另一个方面，提供了用于从如上面所述的设备中的催化剂烘烤器传送带移除无机盐的方法，其包括提供具有位于其上的无机盐的催化剂烘烤器传送带，其中的催化剂烘烤器传送带在催化剂烘烤器传送带入口和催化剂烘烤器传送带出口之间延伸，和向催化剂烘烤器传送带的第一侧提供加热介质以使得加热介质流经催化剂烘烤器传送带到达催化剂烘烤器传送带的第二侧并使得无机盐被蒸发的步骤。 
在再另一个方面，提供了从催化剂烘烤器传送带移除过渡金属的方法，其包括使催化剂烘烤器传送带通过酸浴以形成过渡金属的盐，从催化剂烘烤器传送带移除酸液小滴和向催化剂烘烤器传送带的第一侧提供加热介质以使得加热介质流经催化剂烘烤器传送带到达催化剂烘烤器传送带的第二侧从而蒸发无机盐的步骤。 
附图简要说明
图1是根据本公开的一个方面具有用来管理酸雾产生的干燥容器的气刀系统的示意图。 
图2A是图1的干燥容器的透视图。 
图2B是图2A的剖面A的详细视图，其显示传送带通过干燥容器的入口。 
图2C是图2A的剖面B的详细视图，其显示传送带通过干燥容 器的出口。 
图2D是通过A-A线的干燥容器横断面视图，其显示进气口和空气扩散器的结构。 
图2E是显示气钩(air hook)和传送带的定向的放大的视图。 
图2F是第二区域中的传送带的顶视图，其显示了传送带和干燥容器的侧壁之间的间隙。 
图2G是干燥容器的多孔板的详细视，显示了其结构。 
图3是气刀的详细视图，其显示了相对于气钩和催化剂烘烤器传送带的定向。 
发明详述
现在参照附图，详细说明说明性的实施方式。虽然附图表示了一些实施方式，但是附图不是必然按比例绘出，而是某些特征可以被放大、移除或部分地切开以更好地说明和解释本发明。此外，本公开给出的实施方式是示例性的，并非穷尽本发明的实施方式或以其它方式将权利要求限制或约束于附图中所显示的和在下面的详细说明中所公开的确切的形式和构造。 
图1是根据本公开的一个方面的具有用来管理酸雾产生的干燥容器的气刀系统10的侧视示意图。该系统包括包含容器14的酸浴12，容器14具有可以由以钝角17结合以形成容器的复合底的面板13和15构成的底部16、与底相对间隔开的顶部18和在它们之间不间断延伸以形成容器的侧壁20。各个侧壁可以由分别从面板13和15以钝角延伸的面板19构成，并以钝角与面板21结合以形成该容器。容器由某些适合的材料构建以容纳酸溶液23，如硝酸，其可用作酸性清洗系统以从传送带26(其可以是如本领域已知的环氧乙烷催化剂烘烤器传送带)去除无机盐如过渡金属盐，和更特别地硝酸盐如，例如，硝酸银沉积物或其它催化剂沉积物。在一个实施方式中，催化烘烤器传送带可以由耐酸溶液作用的金属丝网构造。该容器进一步地配备了辊22和24，优选地定位在酸浴的水平线25之下并定向以使传送带通过容器开口31，然后经过辊下方并通过酸浴，且沿箭头31的方向(其代表第一方向)到达出口33外。该辊由耐酸溶液的腐蚀作用的材料制成。
外罩40位于干燥容器或第二热区56和酸浴容器之间，传送带必须移动经过其中以到达干燥容器。该罩具有顶部42和底部44，其通常相对间隔开由侧壁46和47以及49和43分隔以限定传送带通过其中移动的中空的空间41。该罩配备至少一个和优选多个定向于外罩中以使传送带紧密靠近气刀系统34传送的辊50、52和54，在气刀系统34处传送带经受第一阶段的干燥以开始清除温的稀释硝酸浴溶液。该罩是基本密封的系统以防止酸雾逸出到工业加工建筑内。 
可利用气刀系统34从传送带去除该酸溶液。在一个实施方式中，它可以包括通过管道37与气刀36流体连通的吹风机机构35，通过它可以提供空气以在传送带沿第一方向从酸浴通过外罩时吹过传送带。在这个设计的方面，气刀可以被构造为使其具有跨越传送带的整个宽度的细缝，空气可以很高的速度(高于每秒100米)通过其中并冲击到烘烤器传送带上以在传送带从酸浴行进到外罩区域中时干燥传送带的任何残留硝酸溶液(从而称之为气刀)。该气刀系统进一步包知排气管39，其以将要在下文中叙述的方式引导引入的空气从酸浴回到气刀吹风机中。 
如前所述，外罩相对于该系统安装在其中的工业加工建筑是基本上密封的。干燥容器56是由通过相对的出口壁61和入口壁63以及相对的侧壁65和67分隔以形成内部空间69的处于相对地间隔开的形式中的顶部57和底部59构成的中空结构。辊54有利地定位于入口壁63中烘烤器传送带入口51附近以协助引导烘烤器传送带进入干燥容器的内部空间69中。干燥容器配备了与真空源71流动体连通的排气口70以使酸雾和蒸发的无机盐从系统排出到封闭区(未显示)，从而防止该系统在其中运行的区域中建筑的酸雾上升达到任何可察觉的水平。管道85和83之间并通过出口30的烘烤器传送带将在下文中描述。 
已经描述了如本公开所考虑的系统的一个实施方式，图2A至图 2G描述了本公开所考虑的干燥容器的一种构型。具体来说，该干燥容器可以配备沿第一方向间隔开的烘烤器传送带入口51和烘烤器传送带出口30，和在干燥容器的侧壁中沿第二方向定向的加热介质入口72和加热介质出口74。空气入口和空气出口的定向使得多孔板76位于它们之间，并在干燥容器的内壁(折流板)78和80与干燥容器的侧壁65和67之间延伸。当传送带通过干燥容器时，它沿第一方向紧密靠近多孔板通过。因此，可以理解，加热介质入口与催化剂烘烤器传送带入口沿第二方向上间隔开，和催化剂烘烤器传送带入口沿第二方向安置加热介质入口和加热介质出口之间。 
如在图2F中可以看到的，传送带26的宽度比多孔板76稍窄以方便其通过干燥容器。在一个实施方式中，传送带在多孔板的任一侧和干燥容器的侧壁65，67提供了一英寸的缝隙。如在图2G中所见的，多孔板76配备了至少一个，和优选地多个，孔73，其允许约450℃至约750℃的温度的热介质，如空气或任何其它气体，流过孔73而通过入口72引入，接触传送带，干燥传送带和蒸发传送带上残留的无机盐催化剂。定向和设计孔73以提供流过其中的最佳的空气流以允许最佳地干燥烘烤器传送带。已确定均匀分布的至少10个孔，优选地40-200个孔，最多达最大约500个孔对于本实施方式的构造是最佳的，和各个孔应该有从约0.5到约5.0英寸，或约1.3cm-约12.7cm的直径。然而，本发明考虑不同数目的孔和不同直径的孔，且在所述的系统的其它构型中它们可有是有利的。沿多孔板定位与侧壁65和67的距离为传送带和侧壁之间间隙的至少两倍以防止流动短路。通过使其暴露在热空气中干燥烘烤器传送带的作用使得残留的酸浴溶液蒸发并如前所述地通过真空源71经过排气口70将其抽出以将其排出建筑外。该系统如此构建以使得可以利用很小的真空，如小于0.1英寸或0.3cm H2O柱的真空，将来自蒸发的残留硝酸和蒸发的无机盐催化剂的烟雾抽出干燥容器外和将其安全地排出。 
图2D是沿图2A的D-D截取的用于本发明的一个实施方式的加热介质入口和加热介质出口系统75的侧视图。具体地，如图2A中所 见，加热介质入口和出口系统可以分别由管道82和84构成。管道相对于传送带的行进方向35，即传送带入口至出口方向，沿第二方向延伸。加热介质入口管道构造成具有以在其间延伸的侧壁87和89彼此相对分隔开的顶部77和底部79，从而限定该管道。同样，加热介质出口管道由以侧壁94和95分隔的彼此相对分隔开的顶部91和底部93构成以限定管道。用作加热介质入口管道的管道82可以进一步配备折流板或空气扩散器83，进入的热空气可以通过其扩散经过间隔开的孔96和97进入干燥容器的内部。该入口管道适合于容纳足以迅速干燥烘烤器传送带的空气流入流。在一个实施方式中，入口管道可容纳约4000lbs/小时或约1814.37kg/hr的空气流入流，并将其构造为耐受约450℃至约750℃或以上的升高的温度。此温度范围用于蒸发无机盐催化剂。如前所述，空气流入流通过多孔板上的孔且空气流过烘烤器传送带以蒸发残留的酸浴溶液。空气出口管道84配备至少一个，优选几个，容纳来自空气入口的空气流的空气出口85，以确保在干燥容器内的气压(bariatric)压力不超过干燥容器结构的限度。该管道优选地是等维的，并已确定至少在该系统的一个实施方式中，空气入口折流板孔96和97和空气出口85的位置彼此中心间距约16英寸。此外，该管道各以预定的距离相对于多孔板和烘烤器传送带间隔开。在一个实施方式中，入口管道顶部与多孔板间距约4英寸以及出口管道与催化烘烤器传送带间距约4英寸。 
回到图2A，可以看出传送带入口51分别配备了气钩98和99，以引导抽进的空气从入口51到传送带上。同样，传送带出口30分别配备了气钩100和101，以引导抽进的空气从出口30到传送带上，当传送带离开干燥容器时。气钩的结构可以通过参考图2B和图2C更好地理解，图2B显示了在传送带入口使用的气钩，图2C显示了在传送带出口使用的气钩。 
由于在传送带入口或传送带出口的气钩是相同的，将参考图2E进行讨论。虽然是对针对结合于空气入口的气钩进行描述，应该理解其同样适用于在系统中使用的所有气钩。通过具有厚度27的催化烘 烤器传送带26，顶部的气钩98与底部的气钩分隔开。气钩分别有可能相同的圆角型剖面102和104。各圆角型剖面沿同一方向，如第二方向，定向以引导空气流在传送带进入干燥容器时经过传送带。因此，尽管空气入口的气钩98和99按第一方位定向，在空气出口处的气钩按相反的方位定向以在空气被抽进干燥容器时引导空气流过催化烘烤器传送带。 
如前所述，该系统包括在烘烤器传送带从酸浴离开时引导受迫空气至烘烤器传送带上的气刀系统。参考图1和图3来解释气刀的作用。具体来说，图3是紧靠烘烤器传送带的气刀的详细视图。气刀安装在邻近传送带出口33的酸浴的顶部。气钩107定位在出口33的侧面106上以在传送带26与酸浴和外罩间的接口之间形成翼片密封(air foil seal)。另一个气钩108定位在与气刀邻近的出口33的侧面110上以在酸浴出口和气刀之间形成密封。当传送带离开酸浴时，气刀用高速气流“强力冲洗”传送带，迫使残留的酸溶液从传送带返回酸浴容器中。可以理解，气刀的作用可以将额外的空气引回到酸浴容器中。因此，排气管道或抽吸器39在空气浴容器和鼓风机之间流体连通以确保引入到浴中的空气通过鼓风机被排回，并可从那里被引导通过气刀以将残留的酸溶液从传送带吹回到酸浴容器中。 
虽然已经这样描述了该系统的至少一个实施方式，在一个方面中可以看出，该系统可以用于利用所描述的设备和系统从催化剂烘烤器传送带去除无机盐的方法中，其中催化剂烘烤器传送带具有位于其上的无机盐，以及其中催化剂烘烤器传送带在催化剂烘烤器传送带入口和催化剂烘烤器传送带出口之间延伸。该系统可以在催化剂烘烤器传送带的第一侧具有加热介质，以使得加热介质流经催化剂烘烤器传送带至催化剂烘烤器传送带的第二侧，和使得蒸发该无机盐。 
在另一个实施方式中，也预想用于去除位于催化剂烘烤器传送带上的无机盐的方法包括提供具有位于其上的无机盐的催化剂烘烤器传送带和向催化剂烘烤器传送带的第一侧提供加热介质以使得该加热介质流经催化剂烘烤器传送带至催化剂烘烤器传送带的第二侧并 使得无机盐被蒸发。该催化的传送带可沿第一方向移动，和加热介质沿第二方向流动。该第一方向和第二方向可以相互平行或不平行。该加热介质可以是空气，且无机盐是硝酸盐，和更具体地可以是硝酸银。 
在另一个实施方式中，该方法可以包括催化剂烘烤器传送带部分地位于其中且加热介质流入其中的外壳。该外壳在低于大气压力的压力下运行，和优选地可以在不超过约0.1英寸或约0.3cm H2O柱的真空下运行。 
在另一个实施方式中，可以设想用于干燥催化剂烘烤器传送带的方法，其中外壳包括催化剂烘烤器传送带入口，和该方法进一步包括通过催化剂烘烤器传送带入口接收空气和使接收的空气转向离开催化剂烘烤器传送带。当加热的介质被引入到干燥容器的内部时，它可以在流经催化剂烘烤器传送带之前在外壳的内部沿多个方向流动。在另一个实施方式中，当该系统有两个折流板时，加热介质包括提供可被引入到催化剂烘烤器传送带的第一侧的加热介质，以使该加热介质在折流板之间流动。 
在另一实施方式中，从催化剂烘烤器传送带去除过渡金属的方法可以包括使催化剂烘烤器传送带通过酸浴以形成过渡金属的盐如硝酸银，从催化剂烘烤器传送带去除酸液小滴，如通过将气流冲击在催化剂烘烤器传送带上的受迫空气；和向催化剂烘烤器传送带的第一侧提供加热介质以使该加热介质流过催化剂烘烤器传送带至催化剂烘烤器传送带的第二侧和使得无机盐被蒸发的步骤。该酸可以是硝酸，和该加热介质的温度不低于约450℃和不高于约750℃。 
前面的描述仅仅是为了说明和描述本发明的方法和系统的示例性的实施方式而给出。其并非穷尽本发明的实施方式或将本发明限制于公开的任何精确的形式。本领域的技术人员会理解，可以作出各种改变和对其元素进行等同替换而不背离本发明的范围。此外，为了适合特定的环境或材料，可以对本发明的教导做出许多修改而不背离基本的范围。因此，本发明并不意图限于设想为用于实施本发明的最佳模式公开的特定实施方式，而是本发明将包含所有落入权利要求范围 内的实施方式。可以用与具体地解释和说明的方式不同的其它方式实施本发明而不背离其实质或范围。本发明的范围仅由下列权利要求限定。 

Claims (18)

1.一种用于干燥催化剂烘烤器传送带(26)的设备，包括：
干燥容器(56)，其具有催化剂烘烤器传送带入口(51)；
催化剂烘烤器传送带出口(30)；
加热介质入口(72)；和
加热介质出口(74)；
沿第二方向安置于加热介质入口(72)和催化剂烘烤器传送带入口(51)之间的多孔板(76)，该多孔板(76)与催化剂烘烤器传送带(26)的限定通路基本平行；其中所述催化剂烘烤器传送带入口(51)和催化剂烘烤器传送带出口(30)沿第一方向间隔开，所述加热介质入口(72)和加热介质出口(74)沿第二方向间隔开，所述加热介质入口(72)与催化剂烘烤器传送带入口(51)沿第二方向间隔开，以及所述催化剂烘烤器传送带入口(51)沿第二方向位于加热介质入口(72)和加热介质出口(74)之间，并且其中所述加热介质入口(72)和加热介质出口(74)位于干燥容器(56)的一个侧壁。
2.权利要求1所述的设备，其中所述催化剂烘烤器传送带出口(30)沿第二方向在加热介质入口(72)和加热介质出口(74)之间。
3.权利要求1所述的设备，包括至少两个沿第一方向间隔开的折流板(78，80)。
4.权利要求3所述的设备，其中所述加热介质入口(72)安置在两个折流板(78，80)之间。
5.权利要求1所述的设备，进一步包括伸到干燥容器(56)内部的加热介质入口扩散器(83)。
6.权利要求1所述的设备，进一步包括沿第二方向与加热介质入口(72)和加热介质出口(74)间隔开的排气口(70)。
7.权利要求1所述的设备，其中所述干燥容器(56)包括沿第三方向间隔开的第一和第二侧(65，67)，且所述加热介质入口(72)和加热介质出口(74)都位于干燥容器(56)的第一侧。
8.权利要求1所述的设备，进一步包含可流动通过加热介质入口(72)的加热介质。
9.权利要求8所述的设备，其中所述加热介质是气体。
10.一种系统(10)，包括：
酸浴(12)；
权利要求1所述的设备；和
从酸浴(12)延伸通过催化剂烘烤器传送带入口(51)和通过催化剂烘烤器传送带出口(30)的可移动的催化剂烘烤器传送带(26)。
11.一种用于从催化剂烘烤器传送带(26)去除无机盐的方法，包括：
提供权利要求1的设备；
提供具有位于其上的无机盐的催化剂烘烤器传送带(26)，其中催化剂烘烤器传送带(26)在催化剂烘烤器传送带入口(51)和催化剂烘烤器传送带出口(30)之间延伸；
向催化剂烘烤器传送带(26)的第一侧提供加热介质以使得加热介质流经催化剂烘烤器传送带(26)到达催化剂烘烤器传送带的第二侧，并使得无机盐被蒸发。
12.权利要求11所述的方法，其中所述无机盐是过渡金属盐。
13.权利要求12所述的方法，其中所述无机盐是硝酸银。
14.一种从催化剂烘烤器传送带(26)去除过渡金属的方法，其包括：
使催化剂烘烤器传送带(26)通过酸浴(12)以形成过渡金属的盐；
从催化剂烘烤器传送带(26)移除酸液滴；和
向催化剂烘烤器传送带(26)的第一侧提供加热介质，以使得加热介质流经催化剂烘烤器传送带(26)到达催化剂烘烤器传送带(26)的第二侧，并使得无机盐被蒸发。
15.权利要求14所述的方法，其中所述酸是硝酸。
16.权利要求14所述的方法，其中所述加热介质的温度不低于约450℃。
17.权利要求14所述的方法，其中所述加热介质的温度不高于约750℃。
18.权利要求14所述的方法，其中所述过渡金属是银。
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