CN115090242A - 复合金属氧化物的生产系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合金属氧化物的生产系统及方法，属于大气污染控制技术领域，可实现复杂的生产工段连续稳定运行，节省大量的人力和时间。本发明的一种复合金属氧化物的生产系统，其反应单元包括反应釜、搅拌组件、第一温度测量组件、第一PH值测量组件、夹套组件和加热组件；加热组件与控制器电连接；第一温度测量组件、搅拌组件和第一PH值测量组件的一端均伸入反应釜内部，另一端均与控制器电连接；反应釜包括添加剂入口、原料进口和出料口，添加剂入口与添加剂输送管相连接，出料口与洗涤单元相连接，洗涤单元与脱水单元相连接；添加剂入口与添加剂输送管之间设置有添加剂流量控制装置，添加剂流量控制装置与控制器电连接。
Description
技术领域
本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种复合金属氧化物的生产系统及方法。
背景技术
在当前工业废气减排治理的政策要求下，采用共沉淀法制备复合金属氧化物作为主要催化活性组分对工业废气进行处理，以其成本低廉、质量控制可靠、催化性能优异等特点受到研究人员的广泛关注。
现有复合金属氧化物产品的传统制备工艺存在流程复杂，自动化程度较低，控制水平和精度较差等问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明旨在实现复杂的生产工段连续稳定运行，节省大量的人力和时间，提供一种复合金属氧化物的生产系统及方法。
第一方面，本发明实施例提供一种复合金属氧化物的生产系统，包括:反应单元、洗涤单元、脱水单元和控制器；其中，
所述反应单元包括反应釜、搅拌组件、第一温度测量组件、第一PH值测量组件、设置在所述反应釜外部的夹套组件、以及设置在所述反应釜与所述夹套组件之间的加热组件；所述加热组件与所述控制器电连接；所述第一温度测量组件、所述搅拌组件和所述第一PH值测量组件的一端均伸入反应釜内部，另一端均与所述控制器电连接；
所述反应釜包括添加剂入口、原料进口和出料口，所述添加剂入口与所述添加剂输送管相连接，所述出料口与所述洗涤单元相连接，所述洗涤单元与所述脱水单元相连接；所述添加剂入口与所述添加剂输送管之间设置有添加剂流量控制装置，所述添加剂流量控制装置与所述控制器电连接。
可选地，所述反应单元还包括与所述控制器电连接的第二测温组件，所述第二测温组件用于测量所述反应釜与所述夹套组件之间的温度。
可选地，所述反应单元还包括振动组件，所述振动组件设置在所述反应釜内且与所述控制器电连接。
可选地，所述洗涤单元包括洗涤组件、过滤组件和控制组件；所述洗涤组件包括第一入口和第一出口，所述第一入口通过管路与所述反应釜的出料口和所述过滤组件的第一端相连接；所述第一出口与所述控制组件的第一端相连接，所述控制组件的第二端分别与所述过滤组件的第二端和所述脱水单元相连接。
可选地，所述过滤组件包括废水排出口，所述洗涤组件包括洗涤剂加注口；所述废水排出口与所述废水排出管相连接，所述洗涤剂加注口与所述洗涤剂加注管相连接；其中，所述洗涤单元还包括与所述控制器电连接的第二PH测量组件和洗涤剂流量控制组件；所述洗涤剂流量控制组件设置在所述洗涤剂加注管上，所述第二PH测量组件设置在所述废水排出管内。
可选地，所述脱水单元包括第二入口、第二出口、以及与所述控制器电连接的第一流量检测组件和第二流量检测组件；其中，所述脱水单元的第二入口与所述控制组件之间设置有所述第一流量检测组件；所述第二流量检测组件设置在所述脱水单元的第二出口。
可选地，所述控制器为PLC或者单片机。
可选地，所述脱水单元包括离心机，所述离心机与所述控制器电连接。
可选地，所述振动组件为超声振荡器。
第二方面，本发明实施例提供一种复合金属氧化物的生产方法，包括：
将用于制备的复合金属氧化物的原材料从反应釜的原料入口加入，控制器实时获取第一温度测量组件和第二温度测量组件上传的温度信息、以及第一PH值测量组件上传的PH值信息，并根据获得的温度信息调整加热组件的输出功率，根据获得的PH值信息来驱动添加剂流量控制装置实时调整沉淀剂的投加速率；控制器还控制超声振荡器的震荡频率，同步进行加强搅拌；
共沉淀反应后的浆料进入洗涤单元，控制器通过第二PH测量组件实时监控废水排出口的PH值，控制器根据实时pH值和上时段pH的递减速率控制洗涤剂流量控制组件连续调节洗涤剂进料量，动态控制投加量；
洗涤合格的浆料由洗涤单元进入脱水单元，控制器根据第一流量检测组件上传的进料流量和累计进料量、以及第二流量检测组件上传的清液输出流量，自动控制脱水单元进行脱水工序。
附图说明
图1示出了本发明实施例提供的一种复合金属氧化物的生产系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在当前工业废气减排治理的政策要求下，采用共沉淀法制备复合金属氧化物作为主要催化活性组分对工业废气进行处理，以其成本低廉、质量控制可靠、催化性能优异等特点受到研究人员的广泛关注。该复合金属氧化物产品的传统制备工艺流程复杂，生产过程多为间歇式，不能连续生产，且生产过程中损耗较大，控制参数多依靠人工监测，自动化程度较低，控制水平和精度较差，且对人员的专业水平要求较高，在工业化生产中需耗费大量的人工及时间成本，生产效率较低且品质欠佳，产品的工业化生产规模难以扩大。
为了至少上述技术问题之一，本发明实施例提供了一种复合金属氧化物的生产系统及方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例提供的复合金属氧化物的生产系统及方法作进一步详细描述。
图1为本发明实施例提供的一种复合金属氧化物的生产系统的结构示意图，如图1所示，一种复合金属氧化物的生产系统包括反应单元1、洗涤单元2、脱水单元3和控制器4。反应单元1包括反应釜11、搅拌组件12、第一温度测量组件13、第一PH值测量组件14、设置在反应釜外部的夹套组件15、以及设置在反应釜11与夹套组件15之间的加热组件16。
具体的，加热组件16与控制器4电连接。第一温度测量组件13、搅拌组件12和第一PH值测量组件14的一端均伸入反应釜11内部，另一端均与控制器4电连接。其中，搅拌组件12可包括驱动电机和搅拌件，搅拌件设置在反应釜内，驱动电机设置在反应釜外，驱动电机与控制器电连接，通过控制器控制驱动电机转动，从而带动搅拌件在反应釜对原料进行搅拌。
反应釜11包括添加剂入口a、原料进口b和出料口c，添加剂入口a与添加剂输送管a1相连接，出料口c与洗涤单元2通过管道相连接，洗涤单元2与脱水单元3间通过管道相连接。添加剂入口a与添加剂输送管a1之间设置有添加剂流量控制装置17，添加剂流量控制装置17与控制器4电连接。其中添加剂包括但不限于沉淀剂、反应剂、析出剂等，本实施例是以添加剂为沉底剂为例进行说明。
需要说明的是，控制器4的类型可以根据情况进行选择，在此不做具体限定，本实施例中控制器4优选为PLC或者单片机。
在本实施例中，由于第一温度测量组件13、搅拌组件12和第一PH值测量组件14的一端均伸入反应釜11内部，另一端均与控制器4电连接，以及加热组件16与控制器4电连接，添加剂入口a与添加剂输送管a1之间设置有添加剂流量控制装置17，添加剂流量控制装置17与控制器4电连接，因此，控制器4可基于第一温度测量组件13上传的温度信号来控制加热组件16的功率，从而实现对反应釜11内部的温度控制。另外，控制器4还可基于第一PH值测量组件14上传的PH值信息，实时调整搅拌组件12搅拌的转向与转速，驱动添加剂流量控制装置17实时调整添加剂的投加速率。
在一些实施例中，如图1所示，反应单元1还包括与控制器4电连接的第二测温组件18，第二测温组件18用于测量反应釜11与夹套组件15之间的温度。
在本实施例中，通过在反应釜11内设置第一温度测量组件13，在反应釜11与夹套组件15之间设置有第二测温组件18，并且第一温度测量组件13和第二温度测量组件18均匀控制器4电连接，实现控制器4基于第一温度测量组件13和第二温度测量组件18上传的温度信号来控制加热组件16的功率，从而可稳定维持反应釜11内共沉淀反应温度。
在一些实施例中，如图1所示，反应单元1还包括振动组件19，振动组件19设置在反应釜11内且与控制器4电连接。振动组件19的种类可以根据情况进行选择，在此不做具体限定，优选地，所述振动组件19为超声振荡器。
在本实施例中，通过控制器4调整振动组件19的振荡频率，加强微细颗粒在液相中的二次均相化，从而为反应釜11内创造共沉淀反应的最佳条件，可使制得组分均匀的产物，确保产品的粒度和晶型的均一性，可显著提高产品质量和催化稳定性。
在一些实施例中，如图1所示，洗涤单元2包括洗涤组件21、过滤组件22和控制组件23。洗涤组件21包括第一入口d和第一出口e。第一入口d通过管路与反应釜11的出料口c和过滤组件22的第一端相连接。第一出口e与控制组件23的第一端相连接，控制组件23的第二端分别与过滤组件22的第二端和脱水单元3相连接。控制组件22包括但不限于驱动开关、电磁泵等。过滤组件22的类型可以根据情况进行选择，在此不做具体限定，优选的，过滤组件22为膜过滤器。
继续参考图1，过滤组件22包括废水排出口f，洗涤组件21包括洗涤剂加注口g,废水排出口f与废水排出管f1相连接，洗涤剂加注口g与洗涤剂加注管g1相连接。洗涤单元2还包括与控制器4电连接的第二PH测量组件24和洗涤剂流量控制组件25,洗涤剂流量控制组件25设置在洗涤剂加注管g1上，第二PH测量组件24设置在废水排出管f1内。
在本实施例中，由于第二PH测量组件24和洗涤剂流量控制组件25均与控制器4电连接，因此控制器4基于第二PH测量组件24上报的pH值，驱动洗涤剂流量控制组件25连续调节洗涤剂进料量，从而减少洗涤剂的耗量，进而使出口物料达到最大含固量，减轻后续脱水工序的负荷，可显著提高产品质量和催化稳定性。
在一些实施例中，如图1所示，脱水单元3包括第二入口h、第二出口g、以及与控制器4电连接的第一流量检测组件31和第二流量检测组件32。脱水单元3的第二入口h与控制组件23之间设置有第一流量检测组件31，第二流量检测组件32设置在脱水单元3的第二出口g。脱水单元3包括离心机，离心机与控制器4电连接。
在本实施例中，可通过控制器4基于第一流量检测组件31和第二流量检测组件32上传的信号，从而控制脱水单元的进液量和出液量，同时由控制器4自动程控离心机的启动时机、启动转速和转速递增速率，以提高物料回收率。
本发明实施例还提供一种复合金属氧化物的生产方法，具体包括：
1、将用于制备的复合金属氧化物的原材料从反应釜11的原料入口a加入，控制器14实时获取第一温度测量组件13和第二温度测量组件18上传的温度信息，并根据获得的温度信息调整加热组件16的输出功率，从实现加温和控温。同时，控制器14实时获取第一PH值测量组件14上传的PH值信息，并基于获得的PH值信息来驱动添加剂流量控制装置17实时调整沉淀剂的投加速率，达到设计添加量时，沉淀剂停止投加。
2、为了保证反应釜内各处的溶液浓度均一，防止局部溶液离子浓度过高，反应不均匀，控制器4对搅拌组件进行调节。同时，可根据物料特性，控制器4控制超声振荡器的震荡频率，同步进行加强搅拌，确保搅拌均匀。
3、共沉淀反应后的浆料通过反应釜11的出口C进入洗涤单元2，通过洗涤单元2去除浆料中的有害离子。为了实现洗涤剂的最小用量和出口物料达到最大含固量，控制器4通过第二PH测量组件24实时监控废水排出口f的PH值，控制器4根据实时pH值和上时段pH的递减速率控制洗涤剂流量控制组件25连续调节洗涤剂进料量，动态控制投加量，达到PH值的闭环精准控制。
4、洗涤合格的浆料由洗涤单元2进入脱水单元3进行脱水工序，控制器4根据第一流量检测组件31上传的进料流量和累计进料量、以及第二流量检测组件32上传的清液输出流量，自动程控离心机的启动时机、启动转速、转速递增速率、二次补料流量。
采用本发明实施例提供的复合金属氧化物的生产方法的效果如下：
通过监测反应釜11内的PH值和反应釜11内外温度，由控制器4调节沉淀剂的进料速率、加料时间，调节搅拌组件的搅拌方向及转速、超声振动组件的超声频率，从而保证反应的搅拌强度、恒定的温度、合适的pH值范围，在反应釜内形成最佳的共沉淀反应氛围，可确保生产出的复合金属氧化的粒度和晶型的均一性，可显著提高产品质量和催化稳定性。
通过监测脱水单元2废水排出口f的pH值，控制器4可根据实时pH值和上时段pH的递减速率控制洗涤剂流量控制组件25连续调节洗涤剂进料量，可以实现洗涤剂的最小耗量、出口物料达到最大含固量，减轻后续脱水工序的负荷，且能保证浆液洗涤均匀、彻底。
通过控制器4根据第一流量检测组件31上传的进料流量和累计进料量、以及第二流量检测组件32上传的清液输出流量，自动程控离心机的启动时机、启动转速、转速递增速率、二次补料流量，提高物料回收率，降低生产成本，为后续干燥工序提供有力保障。
另外，采用本发明实施例提供的复合金属氧化物的生产方法只需设置控制好关键的技术参数，“共沉淀反应+洗涤+过滤脱水”复杂的生产工段即可连续稳定运行，节省大量的人力、时间，同时避免了生产中不可控因素的发生导致产品不合格。并且制备的复合金属氧化物催化剂经实验室及现场工程烟气条件催化性能的测试表明，均具备优异稳定的催化性能。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种复合金属氧化物的生产系统，其特征在于，包括:反应单元、洗涤单元、脱水单元和控制器；其中，
所述反应单元包括反应釜、搅拌组件、第一温度测量组件、第一PH值测量组件、设置在所述反应釜外部的夹套组件、以及设置在所述反应釜与所述夹套组件之间的加热组件；所述加热组件与所述控制器电连接；所述第一温度测量组件、所述搅拌组件和所述第一PH值测量组件的一端均伸入反应釜内部，另一端均与所述控制器电连接；
所述反应釜包括添加剂入口、原料进口和出料口，所述添加剂入口与所述添加剂输送管相连接，所述出料口与所述洗涤单元相连接，所述洗涤单元与所述脱水单元相连接；所述添加剂入口与所述添加剂输送管之间设置有添加剂流量控制装置，所述添加剂流量控制装置与所述控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的复合金属氧化物的生产系统，其特征在于，所述反应单元还包括与所述控制器电连接的第二测温组件，所述第二测温组件用于测量所述反应釜与所述夹套组件之间的温度。
3.根据权利要求1所述的复合金属氧化物的生产系统，其特征在于，所述反应单元还包括振动组件，所述振动组件设置在所述反应釜内且与所述控制器电连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的复合金属氧化物的生产系统，其特征在于，所述洗涤单元包括洗涤组件、过滤组件和控制组件；所述洗涤组件包括第一入口和第一出口，所述第一入口通过管路与所述反应釜的出料口和所述过滤组件的第一端相连接；所述第一出口与所述控制组件的第一端相连接，所述控制组件的第二端分别与所述过滤组件的第二端和所述脱水单元相连接。
5.根据权利要求4所述的复合金属氧化物的生产系统，其特征在于，所述过滤组件包括废水排出口，所述洗涤组件包括洗涤剂加注口；所述废水排出口与所述废水排出管相连接，所述洗涤剂加注口与所述洗涤剂加注管相连接；其中，所述洗涤单元还包括与所述控制器电连接的第二PH测量组件和洗涤剂流量控制组件；所述洗涤剂流量控制组件设置在所述洗涤剂加注管上，所述第二PH测量组件设置在所述废水排出管内。
6.根据权利要求5所述的复合金属氧化物的生产系统，其特征在于，所述脱水单元包括第二入口、第二出口、以及与所述控制器电连接的第一流量检测组件和第二流量检测组件；其中，所述脱水单元的第二入口与所述控制组件之间设置有所述第一流量检测组件；所述第二流量检测组件设置在所述脱水单元的第二出口。
7.根据权利要求1所述的复合金属氧化物的生产系统，其特征在于，所述控制器为PLC或者单片机。
8.根据权利要求1所述的复合金属氧化物的生产系统，其特征在于，所述脱水单元包括离心机，所述离心机与所述控制器电连接。
9.根据权利要求3所述的复合金属氧化物的生产系统，其特征在于，所述振动组件为超声振荡器。
10.一种复合金属氧化物的生产方法，其特征在于，包括：
将用于制备的复合金属氧化物的原材料从反应釜的原料入口加入，控制器实时获取第一温度测量组件和第二温度测量组件上传的温度信息、以及第一PH值测量组件上传的PH值信息，并根据获得的温度信息调整加热组件的输出功率，根据获得的PH值信息来驱动添加剂流量控制装置实时调整沉淀剂的投加速率；控制器还控制超声振荡器的震荡频率，同步进行加强搅拌；
共沉淀反应后的浆料进入洗涤单元，控制器通过第二PH测量组件实时监控废水排出口的PH值，控制器根据实时pH值和上时段pH的递减速率控制洗涤剂流量控制组件连续调节洗涤剂进料量，动态控制投加量；
洗涤合格的浆料由洗涤单元进入脱水单元，控制器根据第一流量检测组件上传的进料流量和累计进料量、以及第二流量检测组件上传的清液输出流量，自动控制脱水单元进行脱水工序。
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