CN110871111B - 一种球形载体的成球装置和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种球形载体的成球装置和制备方法，该装置包括用于容纳成球液的容器本体和位于所述容器本体外部的成球液循环机构，所述容器本体从上至下分为成球区、固化区和收集区，顶部设置有用于滴入浆液滴的顶部开口；在所述容器本体固化区相对两侧的侧壁上沿垂直方向交替设置多排液体入口和液体出口，成球液通过管线由液体入口进入容器本体，由液体出口排出容器本体，再返回液体入口，通过一个成球液循环机构进行循环。采用本发明提供的成球装置和方法进行制备球形载体，能够提高球形载体的球形度和耐磨损性。
Description
技术领域
本发明涉及球形载体制备领域，具体地，涉及一种球形载体的成球装置和制备方法。
背景技术
滴球是制备球形颗粒的重要方法，该方法广泛应用于催化剂球形颗粒的制备，例如氧化铝的油氨柱滴球。
CN 205095741 U和专利205095740 U中详细介绍了目前先进的球形氧化物成型装置的工艺流程。两篇专利中的成球柱均为简单的立式容器，成球柱中上层为油相，下层为固化液。
在采用现有滴球方法进行滴球的过程中，由于球在成球柱的垂直下落过程中会产生拖尾现象，因此降低了球形度，最终导致球体在使用过程中的过度磨损。
发明内容
本发明的目的是提供一种球形载体的成球装置和制备方法，采用本发明提供的成球装置和方法制备球形载体，能够提高球形载体的球形度和耐磨损性。
为了实现上述目的，本发明提供一种球形载体的成球装置，包括用于容纳成球液的容器本体和位于所述容器本体外部的成球液循环机构，所述容器本体从上至下分为成球区、固化区和收集区，顶部设置有用于滴入浆液滴的顶部开口；在所述容器本体固化区相对两侧的侧壁上沿垂直方向交替设置多排液体入口和液体出口，成球液通过管线由液体入口进入容器本体，由液体出口排出容器本体，再返回液体入口，通过一个成球液循环机构进行循环。
本发明还提供一种采用本发明所提供的装置制备球形载体的方法，该方法包括：将载体浆液通过滴球器以浆液滴的形式滴入所述容器本体的顶部开口中，与容器本体中的成球液接触并下落成球，同时采用成球液循环机构将成球液由所述液体入口通入所述容器本体，再通过所述液体出口排出所述容器本体，将收集区得到的湿球取出，干燥、焙烧。
本发明的成球容器能够给予在成球容器中下落的浆液滴相对方向的横向作用力，使浆液滴旋转，并减少浆液滴水平移动，从而在浆液滴竖直下落的过程中，消除浆液滴下落产生的拖尾现象，提高所制备球形载体的球形度和耐磨损性。
附图说明
图1是本发明提供的成球装置的第一种具体实施方式的结构示意图。
图2是本发明提供的成球装置的第二种具体实施方式的结构示意图。
图3是本发明提供的成球装置的第三种具体实施方式的结构示意图。
图4是图3所示装置的成球容器本体的正视图。
图5是图3所示装置的成球容器本体的左视图。
图6是图3所示装置的成球容器本体的右视图。
图7是图3所示装置的成球容器本体的俯视图。
图8是本发明容器本体侧壁与管线夹角α的示意图。
附图标记说明
1容器本体 11液体入口 12液体出口
2成球液循环机构
31成球区 32固化区 33收集区
4管线
100滴球器
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的成球容器设置成球区、固化区和收集区，在容器本体1固化区32的相对两侧的侧壁上沿垂直方向交替设置多排液体入口11和液体出口12，并且成球液通过成球液循环机构2由液体入口11进入容器本体1，通过液体出口12排出所述容器本体1，并形成循环，使容器本体1中的浆液滴在下落过程中受到相对方向的横向作用力而发生旋转，可以减少浆液滴水平移动，在浆液滴竖直下落的过程中，消除浆液滴下落产生的拖尾现象，提高球形载体的球形度和耐磨损性。
一种实施方式，如图3所示，除在固化区相对两侧的侧壁上沿垂直方向交替设置三排液体入口11和液体出口12外，还在所述容器本体1的收集区33一侧的侧壁上设置一排液体入口11，在另一侧的侧壁上相对设置一排液体出口12，具体的见图5、图6。固化区和收集区的液体可以为同一种或具有相似性质的两种。
本发明中，成球液循环机构用于将容器本体中的成球液通过液体入口和液体出口进行循环。如图1、图2和图3所示，所述的成球液循环机构可以包括管线4和循环泵，液体入口11可以通过管线4与循环泵出口相连，液体出口12可以通过管线4与循环泵入口相连，管线4上可以设置有侧线，以便于补充新的成球液和抽出旧的成球液，所述管线4可以从所述液体入口11或液体出口12处向外延伸，所述管线4的轴线与所述管线4下方的所述容器本体1侧壁沿竖直方向形成的夹角α可以为70-110°，优选为80-100°。管线的截面形状可以与液体入口或液体出口的形状相同，以便于管线插入液体入口或液体出口中，管线可以深入容器本体中或与容器本体的内侧壁平齐。
一种实施方式，如图3所示的成球装置的容器本体的左视图—图5和右视图—图6所示，同一排的液体入口11或液体出口12数可以根据需要进行设置，例如为1～20个。
本发明中，各排液体入口11的进液时机和液体流速可以为独立且可控的，各排液体出口12的出液时机和液体流速可以为独立且可控的，例如所设置成球液循环机构的流速可调，且通过阀门控制管线进液时机和流速。
本发明中，相邻排液体入口和液体出口的距离可以根据需要进行设置，例如沿垂直方向，相邻排液体入口11之间的距离为10-100cm，相邻排液体出口12间的距离为10-100cm。同排的液体入口11或液体出口12之间的水平间距可以为0.5-50cm，优选为2-10cm。液体入口和液体出口的面积可以根据需要进行设置，液体入口的开口面积可以小，个数多，而液体出口的开口面积可以大，而个数少，具体来说，每个液体入口11的开口面积可以为0.5-20cm2，优选为0.5-10cm2，每个液体出口12的开口面积可以为0.5-20cm2，优选为0.5-10cm2，液体入口11的开口面积优选不大于液体出口12的开口面积。
一种实施方式，在固化区32相对两侧的侧壁上沿垂直方向交替设置2～4排液体入口11和液体出口12。
本发明中，液体入口和液体出口可以具有各种形状，例如，所述液体入口11和液体出口12的形状可以各自为圆形、方形、长方形、椭圆形或三角形，优选为圆形或长方形。
一种实施方式，如图1-7所示，所述容器本体1为长方体，所述长方体的长度为0.5-5m，宽度为0.5-2m，高度为1-5m，优选在容器本体长度方向相对两侧的侧壁设置液体入口和液体出口，从而防止浆液滴受作用力而触碰容器本体。
本发明还提供一种所提供的装置制备球形载体的方法，该方法包括：将载体浆液通过滴球器100以浆液滴的形式滴入所述容器本体1的顶部开口中，与容器本体1中的成球液接触并下落成球，同时采用成球液循环机构2将成球液由所述液体入口11通入所述容器本体1，再通过所述液体出口12排出所述容器本体1，将收集区33得到的湿球取出，干燥、焙烧。
本发明的装置可以应用于油氨柱成型或热油柱成型球形载体，所述成球液可以包括烃油，包括或不包括氨水。
一种实施方式，所述成球区31、固化区32和收集区33的成球液相同，选自烃油，所述的烃油为汽油、柴油、煤油、医用润滑油、液体石蜡油和白油中的至少一种。
另一种实施方式，所述成球区31、固化区32和收集区33成球液不同，成球区31的成球液选自烃油，所述的烃油为汽油、柴油、煤油、医用润滑油、液体石蜡油和白油中的至少一种，固化区32和收集区33的成球液为氨水。在该实施方式中，液体入口处送入容器本体的液体应尽量避免扰动不同液体间的分界面，可以在固化区远离液体分界面处送入液体，例如在固化区中部送入液体。
本发明中，所述载体浆液中可以含有选自氧化铝、氧化硅和分子筛中的至少一种，也可以含有尿素、胶凝剂等组分。
本发明中，根据成球容器尺寸等参数选择合理的液体流速，例如，所述液体出口12和液体入口11中成球液的流动线速度分别可以为0.5～10m/s。
下面的实例将对本发明提供的工艺予以进一步说明，但并不因此限制本发明。
对比例1
采用常规的侧壁不开孔的圆柱体油氨柱进行成球，油氨柱高2m，直径30cm。上层成球区油相为柴油，粘度为0.41cP，油层高15cm。下层固化区和收集区为浓度为8质量％的氨水相，固化区高度170cm，收集区高度10cm。滴球器底部距油面3cm，滴球速率30滴/min。
将氢氧化铝(氧化铝含量为68质量％)∶去离子水∶硝酸∶尿素按76∶140∶3∶20的质量比混合制成浆液，浆液由滴球器的滴管滴出，进入油氨柱的油相成球，再顺利通过油-氨水界面，进入氨水相并胶凝成固体小球。胶凝后的小球在收集区氨水中老化10h，取出湿球后于60℃干燥10h，120℃干燥3h，550℃焙烧3h制得氧化铝小球。采用激光粒度仪测定的小球球形度为0.953。
对比例2
按对比例1的方法进行成球，不同的是将油氨柱换成热油柱，热油柱使用的油相为液体石蜡(国药集团化学试剂北京有限公司提供)，油浴温度为95℃，油相厚度为195cm，成球区、固化区、收集区高度均与油氨柱相同。经滴球成形、水洗、干燥、焙烧后所得的小球的球形度为0.950。
实例1
采用长方体形状的油氨柱(容器本体)进行成球，油氨柱长1.5m，宽55cm，高2m，除油氨柱结构外，使用油相及氨水相，成球区、固化区和收集区高度均同对比例1。成球装置结构示意图如图1所示。
在油氨柱长度方向一侧的侧壁距油氨柱底部60cm高度处设置一排液体出口，150cm高度处设置一排液体入口；在油氨柱长度方向另一侧的侧壁距油氨柱底部90cm高度处设置一排液体入口，120cm高度处设置一排液体出口。每排液体入口均包括10个液体入口，每个液体入口均为孔直径1cm的圆孔，相邻圆孔之间圆心的间距为5cm，每排液体出口均包括10个液体出口，每个液体出口均为孔直径1cm的圆孔，相邻圆孔之间圆心的间距为5cm。采用一个循环泵和四根管线对两排液体入口和两排液体出口进行液体循环，使液体在油氨柱内从液体入口向液体出口流动，各管线内液体流动速度为1m/s，各管线与其下方油氨柱侧壁沿竖直方向形成的夹角α为80°。经滴球成形、干燥、焙烧后所得的小球的球形度为0.971。
实例2
采用长方体形状的热油柱(容器本体)进行成球，热油柱长1.5m，宽55cm，高2m，除热油柱结构外，使用油相，成球区、固化区和收集区高度均同对比例2。成球装置结构示意图如图1所示。
在热油柱长度方向一侧的侧壁距热油柱底部90cm高度处设置一排液体出口，150cm高度处设置一排液体入口；在热油柱长度方向另一侧的侧壁距热油柱底部90cm高度处设置一排液体入口，150cm高度处设置一排液体出口。每排液体入口均包括10个液体入口，每个液体入口均为孔直径1cm的圆孔，相邻圆孔之间圆心的间距为5cm，每排液体出口均包括10个液体出口，每个液体出口均为孔直径1cm的圆孔，相邻圆孔之间圆心的间距为5cm。采用一个循环泵和四根管线对两排液体入口和两排液体出口进行液体循环，使液体在热油柱内从液体入口向液体出口流动，各管线内液体流动速度为1m/s，各管线与其下方热油柱侧壁沿竖直方向形成的夹角α为85°。经滴球成形、干燥、焙烧后所得的小球的球形度为0.970。
实例3
采用长方体形状的油氨柱进行成球，油氨柱长1.5m，宽55cm，高2m，除油氨柱结构外，使用油相及氨水相，成球区、固化区和收集区高度均同对比例1。成球装置结构示意图如图2所示。
在油氨柱长度方向一侧的侧壁距油氨柱底部60cm高度处设置一排液体出口，140cm高度处设置一排液体入口；在油氨柱长度方向另一侧的侧壁距油氨柱底部80cm高度处设置一排液体入口，120cm、40cm高度处各设置一排液体出口。每排液体入口均包括10个液体入口，每个液体入口均为孔直径1cm的圆孔，相邻圆孔之间圆心的间距为5cm，每排液体出口均包括10个液体出口，每个液体出口均为孔直径1cm的圆孔，相邻圆孔之间圆心的间距为5cm。采用一个循环泵和五根管线对两排液体入口和三排液体出口进行液体循环，使液体在油氨柱内从液体入口向液体出口流动，各管线内液体流动速度为1.2m/s，各管线与其下方油氨柱侧壁沿竖直方向形成的夹角α为85°。经滴球成形、干燥、焙烧后所得的小球的球形度为0.972。
实例4
采用长方体形状的油氨柱进行成球，油氨柱长2m，宽55cm，高2m，除油氨柱结构外，使用油相及氨水相，成球区、固化区和收集区高度均同对比例1。成球装置结构示意图如图3所示。
在油氨柱长度方向一侧的侧壁距油氨柱底部5cm、90cm高度处各设置一排液体出口，55cm、125cm高度处各设置一排液体入口；在油氨柱长度方向另一侧的侧壁距油氨柱底部55cm、125cm高度处各设置一排液体出口，5cm、90cm高度处各设置一排液体入口。每排液体入口均包括10个液体入口，每个液体入口均为孔直径1cm的圆孔，相邻圆孔之间圆心的间距为5cm，每排液体出口均包括10个液体出口，每个液体出口均为孔直径1cm的圆孔，相邻圆孔之间圆心的间距为5cm。采用一个循环泵和八根管线对四排液体入口和四排液体出口进行液体循环，使液体在油氨柱内从液体入口向液体出口流动，各管线内液体流动速度为1m/s，各管线与其下方油氨柱侧壁沿竖直方向形成的夹角α为85°。经滴球成形、干燥、焙烧后所得的小球的球形度为0.972。
实例5
采用长方体形状的油氨柱进行成球，油氨柱长1m，宽55cm，高2m，除油氨柱结构外，使用油相及氨水相，成球区、固化区和收集区高度均同对比例1。
在油氨柱长度方向一侧的侧壁距油氨柱底部30cm、110cm高度处各设置一排液体出口，在70cm、170cm高度处各设置一排液体入口；在油氨柱长度方向另一侧的侧壁距油氨柱底部130cm、50cm高度处各设置一排液体入口，150cm、90cm高度处各设置一排液体出口。每排液体入口均包括10个液体入口，每个液体入口均为孔直径1cm的圆孔，相邻圆孔之间圆心的间距为5cm，每排液体出口均包括10个液体出口，每个液体出口均为孔直径1cm的圆孔，相邻圆孔之间圆心的间距为5cm。采用一个循环泵和八根管线对四排液体入口和四排液体出口进行液体循环，使液体在油氨柱内从液体入口向液体出口流动，各管线内液体流动速度为1m/s，各管线与其下方油氨柱侧壁沿竖直方向形成的夹角α为85°。经滴球成形、干燥、焙烧后所得的小球的球形度为0.979。
由实例1～5和对比例1、2制备的小球的球形度可知，采用本发明的成球容器所制备的球形载体具有更好的球形度。
Claims (15)
1.一种球形载体的成球装置，包括用于容纳成球液的容器本体(1)和位于所述容器本体(1)外部的成球液循环机构(2)，所述容器本体(1)从上至下分为成球区(31)、固化区(32)和收集区(33)，顶部设置有用于滴入浆液滴的顶部开口；在所述容器本体(1)固化区(32)相对两侧的侧壁上沿垂直方向交替设置多排液体入口(11)和液体出口(12)，成球液通过管线由液体入口(11)进入容器本体(1)，由液体出口(12)排出容器本体(1)，再返回液体入口(11)，通过一个成球液循环机构(2)进行循环。
2.根据权利要求1所述的成球装置，其中，在所述容器本体(1)的收集区(33)一侧的侧壁上设置一排液体入口(11)，在另一侧的侧壁上相对设置一排液体出口(12)。
3.根据权利要求1或2所述的成球装置，其中，所述的成球液循环机构包括管线(4)和循环泵，液体入口(11)通过管线(4)与循环泵出口相连，液体出口(12)通过管线(4)与循环泵入口相连，所述管线(4)的轴线与所述管线(4)下方的所述容器本体(1)侧壁沿竖直方向形成的夹角α为70-110°。
4.根据权利要求1或2所述的成球装置，其中，同一排的液体入口(11)或液体出口(12)数为1～20个。
5.根据权利要求1或2所述的成球装置，其中，各排液体入口(11)的进液时机和液体流速为独立且可控的，各排液体出口(12)的出液时机和液体流速为独立且可控的。
6.根据权利要求1或2所述的成球装置，其中，沿垂直方向，相邻排液体入口(11)之间的距离为10-100cm，相邻排液体出口(12)间的距离为10-100cm。
7.根据权利要求1或2所述的成球装置，其中，同排的液体入口(11)或液体出口(12)之间的水平间距为0.5-50cm，每个液体入口(11)的开口面积为0.5-20cm2，每个液体出口(12)的开口面积为0.5-20cm2，液体入口(11)的开口面积不大于液体出口(12)的开口面积。
8.根据权利要求1或2所述的成球装置，其中，在固化区(32)相对两侧的侧壁上沿垂直方向交替设置2～4排液体入口(11)和液体出口(12)。
9.根据权利要求1或2所述的成球装置，其中，所述液体入口(11)和液体出口(12)的形状各自为圆形、方形、长方形、椭圆形或三角形。
10.根据权利要求1或2所述的成球装置，其中，所述容器本体(1)为长方体，所述长方体的长度为0.5-5m，宽度为0.5-2m，高度为1-5m。
11.一种采用权利要求1所述的装置制备球形载体的方法，该方法包括：将载体浆液通过滴球器(100)以浆液滴的形式滴入所述容器本体(1)的顶部开口中，与容器本体(1)中的成球液接触并下落成球，同时采用成球液循环机构(2)将成球液由所述液体入口(11)通入所述容器本体(1)，再通过所述液体出口(12)排出所述容器本体(1)，将收集区(33)得到的湿球取出，干燥、焙烧。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述成球区(31)、固化区(32)和收集区(33)的成球液相同，选自烃油，所述的烃油为汽油、柴油、煤油、医用润滑油、液体石蜡油和白油中的至少一种。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述成球区(31)、固化区(32)和收集区(33)成球液不同，成球区(31)的成球液选自烃油，所述的烃油为汽油、柴油、煤油、医用润滑油、液体石蜡油和白油中的至少一种，固化区(32)和收集区(33)的成球液为氨水。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述载体浆液中含有选自氧化铝、氧化硅和分子筛中的至少一种。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述液体出口(12)和液体入口(11)中成球液的流动线速度分别为0.5～10m/s。
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