CN114345707A - 连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法及装置、应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法及装置、应用。所述方法包括以下步骤：将待分离颗粒倒入振动给料机上，经充分振动分散后连续均匀通过设置于振动给料机下端的弧形滑槽中，并通过弧形滑槽均匀布料于皮带上；待分离颗粒的布料方向与皮带的传输方向相反。本发明通过独特的布料方式，将待分离颗粒的流动性差异最大化的突出出来，突破性的解决了传统一次性布料方式在接触皮带时由于待分离颗粒混乱程度太高而无法实现精准分离的缺陷，尤其适用于分离短径尺寸与合格球体相近的小颗粒物料。

Description

连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法及装置、应用

技术领域

本发明涉及一种分离方法及装置，尤其涉及一种连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法及装置、应用，属于球形颗粒分离技术领域。

背景技术

由烯烃经选择氧化制备不饱和醛和/或羧酸的反应，如丙烯选择氧化制丙烯醛和/或丙烯酸，异丁烯(或叔丁醇)选择氧化制甲基丙烯醛和/或甲基丙烯酸属于强放热反应，工业上采用列管式熔盐反应器以便于及时移走反应热量，由于管径较细，采用该类型反应器对催化剂的粒径控制较为严格。对于广泛使用的球形催化剂来说，需要控制产品中非球形颗粒的比例以防装填时存在沟流，避免因沟流存在导致的活性不足或局部飞温导致催化剂快速失活现象。

已知球形颗粒的生产常采用包衣锅、滚球机等方法制备，生产过程中易出现连体球或椭球等颗粒，这些颗粒由于短径尺寸与合格球体相近，采用常规的振动筛无法实现有效分离，往往需使用手工的方法从产品中挑出，生产效率较低。因此有效分离球形颗粒中的连体球或椭球具有广泛的需求和重要的意义。

针对球形物质的分离，文献中公布的分离方法普遍利用了物料流动性的差异，如CN109702212A公开了一种快速分离金属球形粉末中的异形粉的装置及使用方法，其利用粉体颗粒自重，通过流过不同坡度，梯度的沟槽来实现分离，但处理效率低、产能不高，只适用于颗粒很细流动性差异较大的物料。 CN109482501A公开了一种球形金属粉末的分离方法及装置，其通过将粉末倾倒在具有一定斜度的坡上，物料在坡面实现分离，然后通过传输带移送至不同收集容器中，但该分离操作为一种间歇操作，无法实现连续，且只适用于分离粉末状物质。CN107716317A公开了一种不规则陶瓷球用分选系统，其通过将陶瓷球分布在皮带上，通过皮带上行的力来抗衡不规则陶瓷球的重力来将其进行分离，该方法适用于流动性差异较大的颗粒的分离，对于连体球或椭球分离效果较差。

综上，现有分离球形颗粒的方法或装置存在分离不连续，效率低，不适用于分离具有细小流动性差异，特别是球形颗粒中连体球/椭球的问题。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提出一种连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法及装置、应用。

本发明的一个目的在于，提供一种连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法。本发明通过均匀布料以及利用颗粒流动性的差异，使得同一种类，颗粒大小相近的物料实现有效分离。

本发明的另一个目的在于，提供一种连续分离球形颗粒中连体球/椭球的装置，所述装置结构简单、紧凑、适用性强，特别对于从球体颗粒中分离其中的连体球、椭圆球、扁平颗粒等难分离物料具有尤其优异的分离效果。

本发明的另一个目的在于，提供一种连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法或装置在分离不饱和烯烃选择氧化制不饱和醛和/或不饱和羧酸的球形载体或球形催化剂方面的应用。

本发明通过独特的布料方式，将待分离颗粒的流动性差异最大化的突出出来，突破性的解决了传统一次性布料方式在接触皮带时由于待分离颗粒混乱程度太高而无法实现精准分离的缺陷，尤其适用于分离短径尺寸与合格球体相近的小颗粒物料。

具体地，堆积的待分离颗粒先经过振动给料机实现均匀分散，然后连续稳定的被输送至颗粒布料设施，所述颗粒布料设施包括弧形滑槽且尺寸受限，流动的颗粒经过滑槽后逐粒、先后落入皮带上，由于滑槽与皮带距离较近，且落入皮带方向与皮带运输方向相反，颗粒落入皮带后被皮带捕集后动能迅速减弱，在具有一定粗糙度的皮带上短时间呈相对静止状态，颗粒流动性差异最大化的得到保留，最后借助重力及形状带来的流动性差异在倾斜的皮带上实现分离。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法，包括以下步骤：

将待分离颗粒倒入振动给料机上，经充分振动分散后连续均匀通过设置于振动给料机下端的弧形滑槽中，并通过弧形滑槽均匀布料于皮带上；待分离颗粒的布料方向与皮带的传输方向相反；

所述皮带沿宽度方向倾斜；待分离颗粒落入皮带上后，所述待分离颗粒中的连体球/椭球在皮带传输方向的下游进行收集，所述待分离颗粒中的球形颗粒在与皮带传输方向垂直且向下倾斜的方向进行收集；

所述弧形滑槽的宽度与待分离颗粒短径之比为1-2，倾斜弧度为20-70°；

所述弧形滑槽底端离皮带的距离d满足，待分离颗粒短径＜d≤待分离颗粒长径。

进一步地，所述待分离颗粒中，球形颗粒的直径与连体球/椭球的短径大致相同，且球形颗粒的直径为0.5-10mm，连体球/椭球的长径与短径的比值为1.1-2。

进一步地，所述皮带沿宽度方向的水平倾角为0.5-30°，优选2-15°；

优选地，所述皮带的运转速度为0.1-1m/s；过快或过慢的运转速度均将使得连体球/椭球收料斗中出现较多流动性好的球形颗粒产品。

所述皮带的材质为塑料、橡胶、布料中的一种，可根据待分离物料的流动性来进行选择；皮带表面粗糙度Ra满足，0.1μm≤Ra≤200μm，优选 0.5μm≤Ra≤50μm，过低的表面粗糙度将使得分离效果变差，球形颗粒收料斗中会出现较多连体球或椭球产品，过高的表面粗糙度也将使得分离效果变差，连体球/椭球收料斗中会出现较多流动性好的球形颗粒产品，因而所述皮带的材质及表面粗糙度需要根据待分离物料的流动性来进行选择。

进一步地，皮带的下方设置有电磁振动器，当待分离颗粒落入皮带上时，在电磁振动器的振动作用下加速球形颗粒与连体球/椭球的分离；

优选地，电磁振动器的振幅为0.1-1mm，振动频率为100-5000HZ。

优选地，电磁振动器的数量为多个且沿皮带的长度方向呈间隔分布。

进一步地，所述弧形滑槽的数量为多个，多个弧形滑槽成排设置，以确保连续化作业产量。

本发明方法中，所述振动给料机为电磁振动给料机，其具有振幅小，对物料破坏小，输送精度高等优点，使用时可根据产量需求调节其频率，本发明优选电磁振动给料机的振幅为0.5-3mm，振动频率为100-3000HZ。

采用本分离方法，连体球/椭球分离率＞90％，合格品收率＞95％，经分离后产品中椭球/连体球质量可降至＜1％，从而有效避免了球形颗粒装填过程中因存在大量椭球/连体球导致的沟流问题。

基于本发明所述的分离方法，本发明同时提供一种连续分离球形颗粒中连体球/椭球的装置，该装置包括设置于皮带支撑设施上的皮带及输送机构、设置于皮带上方的振动给料机以及颗粒布料设施；本发明中皮带与皮带支撑设施组合使用，目的在于提高分离效果，增加设备工作的稳定性。皮带支撑设施的表面积与皮带的表面积之比≥1。

所述颗粒布料设施位于振动给料机的下端；所述颗粒布料设施包括弧形滑槽，弧形滑槽从上至下的延伸方向与皮带启动后的传输方向相反；

另外，本发明对颗粒布料设施上端的设备不做任何限制，可为能提供连续稳定进料的任何动或静设备，如斗式提升机、旋转阀、振动给料机、筛分机、焙烧炉、料仓等，优选为振动给料机，特别优选为电磁式振动给料机。通过颗粒布料设施后，物料从密或松散堆积状态转变成单个颗粒落在皮带上。为使分离效果最大化，优选控制颗粒布料设施物料出口(即弧形滑槽底端)离皮带的距离为待分离颗粒短径＜d≤待分离颗粒长径。

所述颗粒布料设施中弧形滑槽的宽度与待分离颗粒短径之比为1-2，倾斜弧度为20-70°；

所述皮带沿宽度方向倾斜，优选地，皮带沿宽度方向的水平倾角为0.5-30°，优选2-15°；

优选地，皮带的材质为塑料、橡胶、布料中的一种，且其表面粗糙度Ra满足，0.1μm≤Ra≤200μm，优选0.5μm≤Ra≤50μm；

优选地，皮带的长度是宽度的2-10倍；具体的宽度、长度及其比例关系需要根据待分离物料中球形颗粒产品和连体球/椭球产品的流动性差异来进行选择。

优选地，所述弧形滑槽的数量为多个，多个弧形滑槽成排设置组成颗粒布料设施；更优选地，所述颗粒布料设施的宽度与皮带宽度的比值为1:10-2:3，优选1:5-1:2。

本发明人发现，在皮带传输分离过程中存在不同流动性颗粒间相互夹持而导致分离效果变差的情况，通过在皮带和皮带支撑设施中有效布局1个或多个振动器，并通过控制振动器的振动频率，振动幅度可大大减小不同流动性颗粒间相互夹持的现象，也拓宽了不同流动性颗粒混合物中流动性差产品的范围，装置适用性大大提高。因此，进一步在所述皮带的下方设置有振动器优选电磁振动器，电磁振动器优选为多个且沿皮带的长度方向呈间隔分布。电磁振动器与皮带直接接触。

进一步地，所述装置还包括球形颗粒收料斗、连体球/椭球收料斗；所述球形颗粒收料斗位于与皮带传输方向垂直且向下倾斜的一侧；所述连体球/椭球收料斗位于皮带传输方向的下游。

本发明中待分离颗粒落至皮带后，根据其流动性差异，流动性最好的球形颗粒通过滚动就近沿皮带倾斜方向被球形颗粒收料斗收集，或被皮带输送的同时，由于滚动逐渐靠近收集球形颗粒收料斗，最终经过一个弧形轨迹而被球形颗粒收料斗收集；连体球/椭球与皮带处于相对静止状态而经过一个线性轨迹而被皮带传输方向下游的连体球/椭球收料斗收集，或先经过一个弧形轨迹靠近球形颗粒收料斗，但最终与皮带处于相对静止状态而经过一个线性轨迹而被皮带传输方向下游的连体球/椭球收料斗收集。

本发明所述装置可用于分离任何混合在一起的具有不同流动性的颗粒，优选分离具有0.5-10mm，进一步优选分离具有1-8mm粒径的颗粒。本发明所述装置特别适用于分离采用滚球机制备得到的球体物料，如中药丸、氧化铝球、陶瓷球，分子筛，活性炭，球形催化剂等，可有效分离其中的连体球，椭圆球，扁平颗粒等难分离物料。对于化工领域，在列管式反应器的瓷球、催化剂装填过程中，少量不规则颗粒的存在即显著影响床层压降，甚至导致反应器床层存在沟流问题，这在工业化装置上是需要极力避免的，因此需要在进行产品包装前将不规则颗粒剔除。具体的应用可列举用于分离不饱和烯烃选择氧化制不饱和醛和/或不饱和羧酸的球形催化剂产品。

因此，基于上述分离方法和分离装置，本发明还提供一种如前文所述的连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法或前文所述的连续分离球形颗粒中连体球 /椭球的装置在分离不饱和烯烃选择氧化制不饱和醛和/或不饱和羧酸的球形载体或球形催化剂方面的应用。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：分离方法及装置简单，易操作，可实现连续化运行，对于流动性差异较小的物料也能达到很高的分离效果，同时具有可调的皮带倾角，皮带转速，适用性强；且分离主要依靠皮带及物料自身重力，对颗粒不造成损坏。

附图说明

图1为本发明中分离装置的纵向切面结构示意图。

图2为本发明中分离装置的俯视图。

其中，1、皮带支撑设施；2、皮带；3、颗粒布料设施；4、球形颗粒收料斗；5、连体球/椭球收料斗；6、电磁振动器；7、电磁振动给料机。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，本发明所述实施例只是作为对本发明的说明，不限制本发明的范围。

本发明涉及的主要测试方法为：

(1)合格品收率计算方法如下：

其中：

a表示球形颗粒收料斗中合格品质量，kg；

b表示连体球/椭球收料斗中合格品质量，kg。

(2)分离率计算方法如下：

其中：

c表示连体球/椭球收料斗中不合格品质量，kg；

d表示球形颗粒收料斗中不合格品质量，kg。

本发明所述的合格品均指流动性好的指球形颗粒，不合格品均指流动性不好的连体球/椭球颗粒。

【实施例1】

取50kg经过包衣机成型得到的丙烯氧化制丙烯醛催化剂进行分离操作，该催化剂平均短径5.1mm，其中含有5％的连体球/椭球，平均长径8.2mm。

采用如图1、图2所示的分离装置对上述催化剂进行分离，设备参数：电磁振动给料机7振幅1.5mm，振动频率1250HZ；皮带2材质尼龙，表面粗糙度 Ra为31.3μm，皮带宽度1m，长度6m；颗粒布料设施3宽度0.5m，内含40个弧形滑槽，单个弧形滑槽宽度8mm，弧度为45°，底端离皮带间隙为8mm；皮带支撑设施1宽度1.2m，长度6m，与皮带间隙1mm；皮带支撑设施和皮带之间加装两个电磁振动器6，电磁振动器长度0.5m，宽度5mm，高度0.7mm，振动幅度0.3mm，振动频率3115HZ。

调节皮带倾角为10°，皮带运转速度为0.4m/s，通过电磁振动给料机按照 100kg/h的进料速度连续稳定加入到颗粒布料设施中，30min完成分离操作。在皮带侧边的球形颗粒收料斗4中收集到催化剂47.3kg，其中合格品47.2kg，不合格品0.1kg，在皮带下游连体球/椭球收料斗5中收集到催化剂2.7kg，其中不合格品2.4kg，合格品0.3kg，计算得到合格品收率为99.4％，分离率为96％，分离效果良好。

【对比例1】

基本同实施例1中分离装置及方法，区别仅在于：调整单个弧形滑槽宽度为25mm。

分离操作结束后，在皮带侧边的球形颗粒收料斗4中收集到催化剂44.15kg，其中合格品43.6kg，不合格品0.45kg，在皮带下游连体球/椭球收料斗5中收集到催化剂4.8kg，其中不合格品1.4kg，合格品3.4kg，计算得到合格品收率为92.8％，分离率为75.7％，合格品损失偏多。

【对比例2】

基本同实施例1中分离装置及方法，区别仅在于：调整皮带运转速度为2m/s。

分离操作结束后，在皮带侧边的球形颗粒收料斗4中收集到催化剂39.1kg，其中合格品38.8kg，不合格品0.3kg，在皮带下游连体球/椭球收料斗5中收集到催化剂10.9kg，其中不合格品2.2kg，合格品8.7kg，计算得到合格品收率为81.7％，分离率为88％，合格品损失过多。

【对比例3】

基本同实施例1中分离装置及方法，区别仅在于：振动给料机7的下端没有颗粒布料设施。

分离操作结束后，在皮带侧边的球形颗粒收料斗4中收集到催化剂39.4kg，其中合格品38.0kg，不合格品1.4kg，在皮带下游连体球/椭球收料斗5中收集到催化剂10.6kg，其中不合格品1.1kg，合格品9.5kg，计算得到合格品收率为80.0％，分离率为56.0％，合格品损失较多，产品中不合格品占比过高。

【实施例2】

取50kg经过包衣机成型得到的叔丁醇氧化制甲基丙烯醛催化剂进行分离操作，该催化剂平均短径4.5mm，其中含有3％的连体球/椭球，平均长径8.7mm。

采用如图1、图2所示的分离设备对催化剂进行分离，设备参数：电磁振动给料机7振幅0.9mm，振动频率2130HZ；皮带材质尼龙，表面粗糙度Ra为1.1μm，皮带宽度1m，长度4m；颗粒布料设施3宽度0.5m，内含40个弧形滑槽，单个弧形滑槽宽度6mm，弧度为35°，底端离皮带间隙为7mm；皮带支撑设施1宽度1.2m，长度4m，与皮带间隙1mm；皮带支撑设施和皮带之间加装两个电磁振动器6，电磁振动器长度0.5m，宽度5mm，高度0.7mm，振动幅度0.3mm，振动频率1840HZ。

调节皮带倾角为5°，皮带运转速度为0.3m/s，通过电磁振动给料机按照 100kg/h的进料速度连续稳定加入到颗粒布料设施中，30min完成分离操作。在皮带侧边球形颗粒收料斗4中收集到催化剂48.1kg，其中合格品48.0kg，不合格品0.1kg，在皮带下游连体球/椭球收料斗5中收集到催化剂1.9kg，其中不合格品1.4kg，合格品0.5kg，计算得到合格品收率为99.0％，分离率为93.3％，分离效果良好。

【实施例3】

取50kg经过包衣机成型得到的甲基丙烯醛氧化制甲基丙烯酸催化剂进行分离操作，该催化剂平均短径4.2mm，其中含有7％的连体球/椭球，平均长径8.1mm。

采用如图1、图2所示的分离设备对催化剂进行分离，设备参数：电磁振动给料机7振幅2.6mm，振动频率991HZ；皮带材质尼龙，表面粗糙度Ra为4.3μm，皮带宽度1.2m，长度8m；颗粒布料设施3宽度0.5m，内含43个弧形滑槽，单个弧形滑槽宽度7mm，弧度为55°，底端离皮带间隙为6mm；皮带支撑设施1 宽度1.3m，长度8m，与皮带间隙1mm；皮带支撑设施和皮带之间加装三个电磁振动器，电磁振动器长度0.5m，宽度5mm，高度0.7mm，振动幅度0.3mm，振动频率510HZ。

调节皮带倾角为15°，皮带运转速度为0.6m/s，通过电磁振动给料机按照 200kg/h的进料速度连续稳定加入到颗粒布料设施中，15min完成分离操作。在皮带侧边球形颗粒收料斗4中收集到催化剂46.4kg，其中合格品46.1kg，不合格品0.3kg，在皮带下游连体球/椭球收料斗5中收集到催化剂3.6kg，其中不合格品3.2kg，合格品0.4kg，计算得到合格品收率为99.1％，分离率为91.4％，分离效果良好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待分离颗粒倒入振动给料机上，经充分振动分散后连续均匀通过设置于振动给料机下端的弧形滑槽中，并通过弧形滑槽均匀布料于皮带上；待分离颗粒的布料方向与皮带的传输方向相反；

所述皮带沿宽度方向倾斜；待分离颗粒落入皮带上后，所述待分离颗粒中的连体球/椭球在皮带传输方向的下游进行收集，所述待分离颗粒中的球形颗粒在与皮带传输方向垂直且向下倾斜的方向进行收集；

所述弧形滑槽的宽度与待分离颗粒短径之比为1-2，倾斜弧度为20-70°；

所述弧形滑槽底端离皮带的距离d满足，待分离颗粒短径＜d≤待分离颗粒长径。

2.根据权利要求1所述的连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法，其特征在于，所述待分离颗粒中，球形颗粒的直径与连体球/椭球的短径大致相同，且球形颗粒的直径为0.5-10mm，连体球/椭球的长径与短径的比值为1.1-2。

3.根据权利要求2所述的连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法，其特征在于，所述皮带沿宽度方向的水平倾角为0.5-30°，优选2-15°；

优选地，所述皮带的运转速度为0.1-1m/s；

所述皮带的材质为塑料、橡胶、布料中的一种，且其表面粗糙度Ra满足，0.1μm≤Ra≤200μm。

4.根据权利要求3所述的连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法，其特征在于，皮带的下方设置有电磁振动器，当待分离颗粒落入皮带上时，在电磁振动器的振动作用下加速球形颗粒与连体球/椭球的分离；

优选地，电磁振动器的振幅为0.1-1mm，振动频率100-5000HZ。

优选地，电磁振动器的数量为多个且沿皮带的长度方向呈间隔分布。

5.根据权利要求1-4任一项所述的连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法，其特征在于，所述弧形滑槽的数量为多个，多个弧形滑槽成排设置，以确保连续化作业产量。

6.根据权利要求1-5任一项所述的连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法，其特征在于，所述振动给料机为电磁振动给料机，振幅为0.5-3mm，振动频率为100-3000HZ。

7.一种连续分离球形颗粒中连体球/椭球的装置，其特征在于，包括设置于皮带支撑设施上的皮带及输送机构、设置于皮带上方的振动给料机以及颗粒布料设施；所述颗粒布料设施位于振动给料机的下端；所述颗粒布料设施包括弧形滑槽，弧形滑槽从上至下的延伸方向与皮带启动后的传输方向相反；

所述弧形滑槽的宽度与待分离颗粒短径之比为1-2，倾斜弧度为20-70°；所述弧形滑槽底端离皮带的距离d满足，待分离颗粒短径＜d≤待分离颗粒长径；

所述皮带沿宽度方向倾斜，优选地，皮带沿宽度方向的水平倾角为0.5-30°，优选2-15°；

优选地，皮带的材质为塑料、橡胶、布料中的一种，且其表面粗糙度Ra满足，0.1μm≤Ra≤200μm；

优选地，皮带的长度是宽度的2-10倍；

优选地，所述弧形滑槽的数量为多个，多个弧形滑槽成排设置组成颗粒布料设施；更优选地，所述颗粒布料设施的宽度与皮带宽度的比值为1:10-2:3，优选1:5-1:2。

8.根据权利要求7所述的连续分离球形颗粒中连体球/椭球的装置，其特征在于，所述皮带的下方设置有电磁振动器，电磁振动器优选为多个且沿皮带的长度方向呈间隔分布。

9.根据权利要求7或8所述的连续分离球形颗粒中连体球/椭球的装置，其特征在于，所述装置还包括球形颗粒收料斗、连体球/椭球收料斗；所述球形颗粒收料斗位于与皮带传输方向垂直且向下倾斜的一侧；所述连体球/椭球收料斗位于皮带传输方向的下游。

10.一种如权利要求1-6任一项所述的连续分离球形颗粒中连体球/椭球的方法或权利要求7-9任一项所述的连续分离球形颗粒中连体球/椭球的装置在分离不饱和烯烃选择氧化制不饱和醛和/或不饱和羧酸的球形载体或球形催化剂方面的应用。

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