CN111111789A - 催化剂载体及其制备用的螺杆挤出机 - Google Patents
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Abstract
一种催化剂载体及其制备用的螺杆挤出机，其特征在于：该载体的制备原料主要包括：活性氧化铝、分子筛、活性炭、石蜡粉类、纤维素；将原料按比例混合后将进行研磨；石蜡粉类原料占总原料的10～30％。具有能解决常规方法中泥料挤出过程中螺杆推力不足、导致无法挤出泥料以及机器容易发热导致泥料脱水堵住挤出机、使其无法正常工作的问题的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种催化剂载体制备及其加工设备技术领域，具体涉及一种催化剂载体及其制备用的具有加热与冷却功能的螺杆挤出机和使用方法。
背景技术
采用螺杆挤出机进行催化剂载体的制备是目前催化剂领域的一项常用的技术，该技术具有操作简单、可连续生产、工艺步骤少、可重复性高和较低的固定投资等优点。
但是目前，在制备催化剂载体时，传统的常温操作下的挤出机对原料以及机器要求十分严格，在原料方面，含水率过低则无法挤出，若过高则挤出无法成型，但当含水率适中时，在机器工作方面还会遇到：挤出过程中会遇到螺杆推力不足无法将泥料挤出、机器容易发热导致泥料脱水堵住挤出机使其无法正常工作、挤出的料在冷态下无法迅速定型导致产品不规则，无法顺利的进行后续包装操作等不足。因此，在很大程度上限制了工艺的灵活性，进而限制了其工业生产的产量，提高了机器的损耗。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种能解决常规方法中泥料挤出过程中螺杆推力不足、导致无法挤出泥料以及机器容易发热导致泥料脱水堵住挤出机、使其无法正常工作的问题的催化剂载体。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种催化剂载体，该载体的制备原料主要包括：活性氧化铝、分子筛、活性炭、石蜡粉类、纤维素；将原料按比例混合后将进行研磨；石蜡粉类原料占总原料的10～30％。
优选的，所述的石蜡粉类原料占总原料的15～25％。
优选的，所述的该载体的制备原料主要包括：活性氧化铝(拟薄水铝石)30-50重量份，分子筛20-40重量份，活性炭5-15重量份，纤维素1-8重量份，石蜡粉类原料占总原料的10～30％。
进一步的，所述的该载体的制备原料主要还包括PP，对应的各种原料成分为：活性氧化铝(拟薄水铝石)35-45重量份，分子筛25-35重量份，活性炭8-12重量份，纤维素3-6重量份，PP(聚丙烯)5-15重量份；石蜡粉占总原料的15-25％。
本发明还提供一种上述催化剂载体制备用的螺杆挤出机，该挤出机包括底座支架,电机，螺杆，加料斗，冷却管，螺杆外壳体，加热电阻丝；所述螺杆位于螺杆外壳体内，螺杆外壳体的一端设置电机、该电机的输出端与螺杆连接，螺杆外壳体的另一端为开口设置；所述加料斗置于螺杆外壳体的顶部并与壳体内部连通，且加料斗靠近于螺杆外壳体的电机端；所述的螺杆外壳体固定于底座支架上；所述冷却管螺旋缠绕在螺杆外壳体上、且位于加料固化段；所述加热电阻丝位于螺杆外壳体外壁，并与加料固化段的冷却管承接、且加热电阻丝与冷却管之间设置有间隔。
采用上述结构，打开水冷循环开关，螺杆挤出机的冷却管中通入冷水，目的在于后续对螺杆外壳体加热时防止加料斗中的粉末原料受热融化成浆状而喷出，原料中有石蜡粉的加入，达到温度才会融化成浆态，温度降低后会重新固化，好比蜡烛；所以如果要控制浆状原料不喷出，必须设置冷却水管降低温度使其在加料段处于固化状态；螺杆外壳体通过加热电阻丝加热后，开启螺杆挤出机，在螺杆推力作用下载体原料颗粒受到推力的作用进入加热过的螺杆外壳体，由于石蜡粉类原料的加入，受热后的原料将融化成浆态，浆态原料再通过螺杆挤出；从而有效解决了浆料堵塞螺杆的问题。
优选的，所述螺杆水平紧靠设置于螺杆外壳体内；采用该结构可以对载体原料有效的挤压传送。
优选的，所述的冷却管位于加料斗最下端的下方1-5cm的位置；因为距离过远时加料斗底部与冷却管间容易发热，距离过近时加热电阻丝工作时热量同样易使加料斗中的物料受热融化，就无法保证固化段的固化效果了，而采用上述间隔距离有效解决上述缺陷。
优选的，所述的加热电阻丝与冷却管之间间隔的距离为1-3cm；且加热电阻丝的另一端延伸至螺杆外壳体开口处；上述结构的设定考虑：距离冷却水管太过远，冷却管与加热电阻丝之间同样容易发热，距离过短时，加热电阻丝工作时，热量传递可能会导致冷却管加热，导致失去冷却功能，物料无法实现固化的效果。
优选的，所述的加热电阻丝的表面包裹有耐高温保温棉；采用该结构可有效的提高电阻丝的保温效果和加热效果。
本发明还提供上述催化剂载体制备用的螺杆挤出机的使用方法，具体的步骤包括：
(1)首先将原料通过密炼机均匀混合，原料包括活性氧化铝、分子筛、活性炭、石蜡粉类纤维素等；将原料按比例混合后将进行研磨；石蜡粉类原料占比约为10～30％；
(2)将步骤(1)研磨好的粉末加入到催化剂载体制备用的螺杆挤出机的加料斗中；
(3)打开水冷循环开关，螺杆挤出机的冷却管中通入冷水，目的在于后续对螺杆外壳体加热时防止加料斗中的粉末原料受热融化成浆状而喷出；
(4)被耐高温保温棉包裹的螺杆外壳体通过加热电阻丝加热后，开启螺杆挤出机，在螺杆推力作用下，步骤(1)的颗粒原料受到推力的作用进入加热过的螺杆外壳体，由于石蜡粉类原料的加入，受热后的原料将融化成浆态，浆态原料再通过螺杆挤出；
优选地，所述冷却管中通入的冷水的温度为0～10℃。
优选地，所述冷却方式采用水循环水冷却。
优选地，所述加热电阻丝对螺杆外壳体加热时，加热温度为150～300℃。
本发明的优点和有益效果：
1.本发明打破常规制备催化剂载体的方法：普通螺杆挤出机挤出泥料。实施了一种能通过加热方式挤出浆态物料的挤出机，挤出浆态原料后采用冷却成型的方法制备催化剂载体。
2.本方法能有效解决常规方法中泥料挤出过程中的螺杆推力不足导致无法挤出泥料以及机器容易发热导致泥料脱水堵住挤出机使其无法正常工作的问题，原因在于本方法的原料中加入了石蜡粉等原料，在受热时将会融化成浆态，此时的螺杆挤出机挤出的原料不再是泥状原料而是浆态原料，众所周知，螺杆挤出浆料所需的作用力远远小于泥料，因此本申请成功的解决了挤出过程螺杆推力不足的问题。再者挤出浆料所产生的热量也远远小于挤出泥料产生的热量，并且此时浆料温度本就较高，即使产生了一些热量也不会对工艺造成影响，非常有效的解决了机器发热导致泥料脱水使挤出机无法正常工作的问题。
3.本方法能有效解决常规泥料挤出无法定型导致产品不规则，无法顺利进行后续包装操作的不足，其原因在于，原料中含有石蜡粉等材料，受热融化挤出水冷将会直接定型，对后续切割、包装非常方便。
附图说明
附图1为本发明催化剂载体制备用的螺杆挤出机结构示意图。
附图2为螺杆外壳体结构示意图。
附图3本发明催化剂载体制备用的螺杆挤出机立体图结构示意图。
附图4为附图2螺杆外壳体结构中的局部放大示意图。
附图标记说明：1、螺杆外壳体；2、电机；3、螺杆；4、加料斗；5、冷却管；6、底座支架；7、加热电阻丝；8、耐高温保温棉，9.开口端阀门，10.开口端通气装置。
具体实施方式
下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本专利不仅仅局限于以下实施例。
如附图1-4所示：本发明的催化剂载体制备用的螺杆挤出机：该挤出机包括底座支架6,电机2，螺杆3，加料斗4，冷却管5，螺杆外壳体1，加热电阻丝7；所述螺杆3位于螺杆外壳体1内，螺杆外壳体的一端设置电机2、电机的输出端与螺杆连接用以带动螺杆旋转,另一端为开口设置；所述加料斗4置于螺杆外壳体1的顶部并与壳体内部连通，且加料斗4靠近于螺杆外壳体的电机端；所述的螺杆外壳体1固定于底座支架6上；所述冷却管5螺旋缠绕在螺杆外壳体上、且位于加料固化段(即靠近加料斗和电机的一端)；所述加热电阻丝7位于螺杆外壳体的外壁上(缠绕于螺杆外壳体的外壁上)，并与加料固化段的冷却管5承接、且加热电阻丝与冷却管之间设置有间隔(二者不直接接触设置有一定的间隔)。
如附图1所示，所述的螺旋缠绕在螺杆外壳体上的冷却管，位于加料斗最下端的下方1-5cm的位置(如附图中的h1所示，为料斗的最底端至缠绕到螺杆外壳体上的冷水管的最上侧之间的距离)；因为距离过远时加料斗底部与冷却管间容易发热，距离过近时加热电阻丝工作时热量同样易使加料斗中的物料受热融化，就无法保证固化段的固化效果了，而采用上述间隔距离有效解决上述缺陷，防止物料过热融化从料斗内喷出，影响进料。所述的热电阻丝与冷却管之间间隔的距离为1-3cm(如附图中的h2所示，为最后一圈缠绕在螺杆外壳体上的冷却管的最外侧与第一圈缠绕在螺杆外壳体上加热电阻丝靠近冷却管端之间的距离)；且加热电阻丝的另一端延伸至螺杆外壳体开口处；上述结构的设定考虑：距离冷却水管过远，冷却管与加热电阻丝之间同样容易发热，距离过短时，加热电阻丝工作时，热量传递可能会导致冷却管发热，导致冷却管段失去冷却功能。
本实施例的螺杆水平紧靠设置于螺杆外壳体内，就是将螺杆于螺杆外壳体内同轴线设置，并且螺杆与螺杆外壳体的内壁之间仅仅有微小的间隙，防止催化剂物料在挤压过程局部堆积堵塞。
如附图1、4所示，所述加热电阻丝7的表面包裹有耐高温保温棉8，可以有效精确的控制电阻丝的加热温度的稳定性，从而保证螺杆外壳体内的温度，既保证催化剂材料在挤压过程受热均匀、不容易喷洒，同时保证物料熔融状态，不堵塞、容易出料。
具体的制备载体的过程：
(1)首先将如下比例的各组分投入密炼机均匀混合：拟薄水铝石40重量份,分子筛30重量份，活性炭10重量份，石蜡粉13.5重量份，PP10重量份，纤维素4.5重量份，混合均匀后将混合料料(比如投入至如普通球磨机，纳米砂磨机等研磨设备中)进行研磨；
(2)将研磨后的粉末投入到催化剂载体制备用的螺杆挤出机的加料斗4中；
(3)打开水冷开关，向冷却管5中通入冷水，冷水的目的在于防止后续对螺杆外壳体1加热时温度过高导致加料斗中的原料受热融成浆态甚至导致沸腾从加料斗喷出，对操作人员造成危险。
(4)打开开关，使用加热电阻丝7对螺杆外壳体1进行加热，由于耐高温保温棉8的包裹，我们可以将螺杆外壳体1的温度控制在270-275℃。
(5)打开电机2带动螺杆旋转，由于螺杆旋转产生推力作用，步骤(1)中的原料粉末将被推入至加热过的螺杆外壳体内，由于石蜡粉类原料的特殊性质，混有石蜡粉的原料受热后将会熔成浆态；
(6)在螺杆推力作用下，受热熔化的浆态原料经过螺杆外壳体被推至开后处方便进行后续处理；堵塞的原因在于螺杆挤出泥料时机器发热造成泥料水分蒸发，使其变硬，于是造成堵塞，而石蜡粉的熔点温度通过加热电阻丝加热能到达，所以在石蜡粉加入后能够使粉料一起融态，故不容易造成堵塞。
对比例
将冷却管和加热电阻丝去除，将催化剂载体中的石蜡粉去除，其它同上述实施例，发现物料在螺杆外壳体内推进一半，就达到200以上的温度，导致物料太热而水分减少，后续连续对物料加工过程很容易导致螺杆的堵塞，无法持续的长时间连续生产。
Claims (10)
1.一种催化剂载体，其特征在于：该载体的制备原料主要包括：活性氧化铝、分子筛、活性炭、石蜡粉类、纤维素；将原料按比例混合后将进行研磨；石蜡粉类原料占总原料的10～30％。
2.根据权利要求1所述的催化剂载体，其特征在于：所述的石蜡粉类原料占总原料的15～25％。
3.根据权利要求1所述的催化剂载体，其特征在于：所述的该载体的制备原料主要包括：活性氧化铝30-50重量份，分子筛20-40重量份，活性炭5-15重量份，纤维素1-8重量份，石蜡粉类原料占总原料的10～30％。
4.根据权利要求3所述的催化剂载体，其特征在于：述的该载体的制备原料还包括PP，对应的各种原料成分为：活性氧化铝35-45重量份，分子筛25-35重量份，活性炭8-12重量份，纤维素3-6重量份，PP 5-15重量份；石蜡粉占总原料的15-25％。
5.一种催化剂载体制备用的螺杆挤出机，其特征在于：该挤出机包括底座支架,电机，螺杆，加料斗，冷却管，螺杆外壳体，加热电阻丝；所述螺杆位于螺杆外壳体内，螺杆外壳体的一端设置电机、该电机的输出端与螺杆连接，螺杆外壳体的另一端为开口设置；所述加料斗置于螺杆外壳体的顶部并与壳体内部连通，且加料斗靠近于螺杆外壳体的电机端；所述的螺杆外壳体固定于底座支架上；所述冷却管螺旋缠绕在螺杆外壳体上、且位于加料固化段；所述加热电阻丝位于螺杆外壳体外壁，并与加料固化段的冷却管承接、且加热电阻丝与冷却管之间设置有间隔。
6.根据权利要求5所述的催化剂载体制备用的螺杆挤出机，其特征在于：所述螺杆水平紧靠设置于螺杆外壳体内。
7.根据权利要求5所述的催化剂载体制备用的螺杆挤出机，其特征在于：所述的冷却管位于加料斗最下端的下方1-5cm的位置，所述的加热电阻丝与冷却管之间间隔的距离为1-3cm；且加热电阻丝的另一端延伸至螺杆外壳体开口处。
8.根据权利要求5所述的催化剂载体制备用的螺杆挤出机，其特征在于：所述的加热电阻丝的表面包裹有耐高温保温棉。
9.一种催化剂载体制备用的螺杆挤出机的使用方法，其特征在于：具体的步骤包括：
(1)首先将原料通过密炼机均匀混合，原料包括活性氧化铝、分子筛、活性炭、石蜡粉类纤维素等；将原料按比例混合后将进行研磨；石蜡粉类原料占比约为10～30％；
(2)将步骤(1)研磨好的粉末加入到催化剂载体制备用的螺杆挤出机的加料斗中；
(3)打开水冷循环开关，螺杆挤出机的冷却管中通入冷水，目的在于后续对螺杆外壳体加热时防止加料斗中的粉末原料受热融化成浆状而喷出；
(4)被耐高温保温棉包裹的螺杆外壳体通过加热电阻丝加热后，开启螺杆挤出机，在螺杆推力作用下，步骤(1)的颗粒原料受到推力的作用进入加热过的螺杆外壳体，由于石蜡粉类原料的加入，受热后的原料将融化成浆态，浆态原料再通过螺杆挤出。
10.根据权利要求9所述的催化剂载体制备用的螺杆挤出机的使用方法，其特征在于：所述冷却管中通入的冷水的温度为0～10℃，所述冷却方式采用水循环水冷却，所述加热电阻丝对螺杆外壳体加热时、加热温度为150～300℃。
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