CN116020573A - 流化床催化剂粒度分布的调控装置及其调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及流化床催化剂制备领域，公开了一种流化床催化剂粒度分布的调控装置及其调控方法。本发明的流化床催化剂粒度分布的调控装置包括：雾化单元、干燥单元、焙烧单元、旋风分离器、小颗粒料仓、大颗粒料仓和混合单元。通过本发明的装置和方法能够简单地实现对流化床催化剂粒度分布的调控，同时还可以通过调控催化剂粒度，避免不合格催化剂的产生，减少了固废产生量，对于环境保护也有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及流化床催化剂制备领域，具体涉及一种流化床催化剂粒度分布的调控装置及其调控方法。
背景技术
流化床催化剂一般采用喷雾干燥成型的工艺进行生产。由于喷雾干燥技术的客观局限性，单颗流化床催化剂的直径在0-300μm之间随机分布，导致催化剂产品的粒度分布也具有一定的随机性。随着工业应用及研究的发展，发现流化床催化剂的粒度分布对于催化反应具有显著的影响，不同反应装置需求不同粒度分布的流化床催化剂，往往要求流化床催化剂中同时要有大颗粒与小颗粒的催化剂。因此对于流化床催化剂粒度分布调控的需求就变得越来越明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的流化床催化剂粒度分布的调控装置及其调控方法，通过本发明的装置和方法能够简单地实现对流化床催化剂粒度分布的调控，同时还可以通过调控催化剂粒度，避免不合格催化剂的产生，减少了固废产生量，对于环境保护也有重要意义。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种流化床催化剂粒度分布的调控装置，其中，该流化床催化剂粒度分布的调控装置包括：
雾化单元，其用于将催化剂浆料雾化成液滴；
干燥单元，其用于将所述雾化单元雾化的液滴进行干燥而形成颗粒；
焙烧单元，其用于将所述颗粒进行焙烧，得到流化床催化剂；
旋风分离器，其一端与所述焙烧单元连接，一端与抽气单元连接，用于将所述焙烧单元中粒径较小的催化剂抽入到旋风分离器中；
小颗粒料仓，其与所述旋风分离器连接，用于存储所述粒径较小的催化剂；
大颗粒料仓，其与所述焙烧单元连接，用于收集所述焙烧单元中粒径较大的催化剂；
混合单元，其分别连接于所述小颗粒料仓和大颗粒料仓，用于将分别来自所述小颗粒料仓和大颗粒料仓中的催化剂进行混合。
优选地，所述装置还包括：产品存储单元，其与所述混合单元连接，用于存储混合后的催化剂。
优选地，所述雾化单元为离心式雾化器。
优选地，所述干燥单元为喷雾干燥塔。
优选地，所述焙烧单元为旋转焙烧炉。
优选地，所述抽气单元为引风机。
优选地，所述混合单元为螺杆混料器。
优选地，所述旋风分离器与所述小颗粒料仓连接的管线上连接有在线粒度分析仪，用于监测催化剂的粒径。
优选地，所述在线粒度分析仪与所述抽气单元联锁，用于对所述小颗粒料仓中小颗粒催化剂的粒径进行调控。
优选地，所述焙烧单元与所述大颗粒料仓连接的管线上连接有在线粒度分析仪，用于监测催化剂的粒径。
优选地，所述在线粒度分析仪与所述雾化单元联锁，用于对所述大颗粒料仓中大颗粒催化剂的粒径进行调控。
优选地，所述小颗粒料仓设置有失重称，且在所述小颗粒料仓与所述混合单元连接的管线上设置有旋转下料阀。
优选地，所述失重称与所述旋转下料阀联锁，用于调整小颗粒催化剂的下料速度。
优选地，所述大颗粒料仓上设置有失重称，且在所述大颗粒料仓与所述混合单元连接的管线上设置有旋转下料阀；
优选地，所述失重称与所述旋转下料阀联锁，用于调整大颗粒催化剂的下料速度。
优选地，所述混合单元与所述产品存储单元连接的管线上连接有在线粒度分析仪，用于监测催化剂的粒径。
优选地，所述在线粒度分析仪与旋转下料阀联锁，用于对催化剂粒径分布进行调控。
根据本发明第二方面，提供一种流化床催化剂粒度分布的调控方法，其使用本发明所述的流化床催化剂粒度分布的调控装置，包括以下步骤：
1)通过雾化单元将催化剂浆料雾化成液滴；
2)在所述干燥单元中，将所述雾化单元雾化的液滴进行干燥而形成颗粒；
3)将所述颗粒在所述焙烧单元进行焙烧，得到流化床催化剂；
4)通过所述抽气单元从所述焙烧单元中抽气，抽出气体中携带的粒径较小的催化剂被旋风分离器收集到小颗粒料仓，另外将所述焙烧单元中粒径较大的催化剂收集到所述大颗粒料仓；
5)通过混合单元将分别来自所述小颗粒料仓和大颗粒料仓中的催化剂进行混合后收集到产品存储单元。
优选地，所述在线粒度分析仪与所述抽气单元联锁，用于对所述小颗粒料仓中小颗粒催化剂的粒径进行调控。
优选地，所述在线粒度分析仪与所述雾化单元联锁，用于对所述大颗粒料仓中大颗粒催化剂的粒径进行调控。
优选地，所述失重称与所述旋转下料阀联锁，用于调整小颗粒催化剂的下料速度。
优选地，所述失重称与所述旋转下料阀联锁，用于调整大颗粒催化剂的下料速度。
优选地，所述在线粒度分析仪与旋转下料阀联锁，用于对催化剂粒径分布进行调控。
通过上述技术方案，通过本发明的装置和方法能够简单地实现对流化床催化剂粒度分布的调控，同时还可以通过调控催化剂粒度，避免不合格催化剂的产生，减少了固废产生量，对于环境保护也有重要意义。
附图说明
图1为本发明的流化床催化剂粒度分布的调控装置的示意图。
附图标记说明
1：雾化单元 2：干燥单元
3：焙烧单元 4：旋风分离器
5：抽气单元 6：小颗粒料仓
7：大颗粒料仓 8：混合单元
9：产品存储单元
10、10’：旋转下料阀
11、11’、11”：在线粒度分析仪
12、12’：失重称
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
图1为本发明的流化床催化剂粒度分布的调控装置的示意图，如图1所示，本发明一方面提供的流化床催化剂粒度分布的调控装置包括：
雾化单元1，其用于将催化剂浆料雾化成液滴；
干燥单元2，其用于将所述雾化单元1雾化的液滴进行干燥而形成颗粒；
焙烧单元3，其用于将所述颗粒进行焙烧，得到流化床催化剂；
旋风分离器4，其一端与所述焙烧单元3连接，一端与抽气单元5连接，用于将所述焙烧单元3中粒径较小的催化剂抽入到旋风分离器4中；
小颗粒料仓6，其与所述旋风分离器4连接，用于存储所述粒径较小的催化剂；
大颗粒料仓7，其与所述焙烧单元3连接，用于收集所述焙烧单元3中粒径较大的催化剂；
混合单元8，其分别连接于所述小颗粒料仓6和大颗粒料仓7，用于将分别来自所述小颗粒料仓6和大颗粒料仓7中的催化剂进行混合。
根据本发明，优选地，所述装置还包括：产品存储单元9，其与所述混合单元8连接，用于存储混合后的催化剂。
根据本发明，所述产品存储单元9可以为本领域通常用于存储产品催化剂的各种设备，例如可以为存储罐、料仓等。
根据本发明，所述雾化单元1可以为本领域通常用于将催化剂浆料雾化的各种设备，例如可以为离心式雾化器。
所述离心式雾化器包括电机和雾化盘，所述电机位于所述干燥单元2上部，雾化盘位于所述干燥单元2内部，电机带动雾化盘高速旋转，高速旋转的雾化盘把催化剂浆料甩成小液滴。
对于所述雾化条件可以使用本领域通常用于将催化剂浆料进行雾化的各种常规条件，例如，所述雾化条件可以包括：雾化盘转速为5000-20000转/分钟。
作为催化剂浆料可以为本领域的各种用于制备流化床催化剂的浆料，例如可以为丙烯腈催化剂浆料。
优选地，所述干燥单元2可以为本领域通常用于将催化剂液滴进行干燥的各种设备，例如可以为喷雾干燥塔。
干燥的条件可以为本领域通常用于催化剂液滴干燥的条件，例如干燥的温度可以为200-400℃。
根据本发明，优选地，所述焙烧单元3为旋转焙烧炉。
所述焙烧的条件可以为本领域用于催化剂焙烧的各种条件，例如可以包括：焙烧温度为500-800℃，焙烧时间为6-24小时。
根据本发明，通过所述抽气单元5从所述焙烧单元3中抽气，抽出气体中携带的粒径较小的催化剂被旋风分离器4收集到小颗粒料仓6，另外，将所述焙烧单元3中粒径较大的催化剂(也即不易被抽气单元5抽走的粒径较大的催化剂)收集到所述大颗粒料仓7。由此，可以将所述焙烧单元3中粒径较小的催化剂和粒径较大的催化剂分别进行收集。
作为所述抽气单元5可以为能够实现上述目的的各种设备，优选为引风机。
在本发明中，“粒径较小的催化剂”和“粒径较大的催化剂”中的“较小粒径”和“较大粒径”，根据所需的流化床催化剂进行具体选择即可，例如，“较小粒径”可以为45um以下，“较大粒径”可以为大于45um。
根据本发明，所述混合单元为本领域用于固体物料混合的各种设备，优选地，所述混合单元为螺杆混料器。此外，对于混合条件没有特别的要求，只要混合均匀即可。
所述螺杆混料器的螺杆上有叶片，通过旋转，一方面推动催化剂颗粒前进，另一方面使催化剂颗粒混合。通常螺杆混料器越长，混合时间越长；转速越高，混合强度越大。在本发明中，所述螺杆混料器的长度优选为2-5m，转速优选为60-120转/分钟。
根据本发明，所述小颗粒料仓6和大颗粒料仓7可以使用本领域通常使用的用于存储物料的各种存储罐或料仓。
根据本发明，优选地，所述旋风分离器4与所述小颗粒料仓6连接的管线上连接有在线粒度分析仪11，用于监测催化剂的粒径。
优选地，所述在线粒度分析仪11’与所述抽气单元5联锁，用于对所述小颗粒料仓6中小颗粒催化剂的粒径进行调控。
在本发明中，通过在线粒度分析仪11’与所述抽气单元5联锁，可以对小颗粒催化剂的粒径和收集量进行调控，例如，若需增加小颗粒催化剂的收集量时，可以增加所述抽气单元5的抽力；若需减少小颗粒催化剂的收集量时，可以降低所述抽气单元5的抽力。另外，在抽出的颗粒过大时，可以调整抽力，实现对粒径的调控。
根据本发明，优选地，所述焙烧单元3与所述大颗粒料仓7连接的管线上连接有在线粒度分析仪11，用于监测催化剂的粒径。
优选地，所述在线粒度分析仪11与所述雾化单元1联锁，用于对所述大颗粒料仓7中大颗粒催化剂的粒径进行调控。
在本发明中，通过所述在线粒度分析仪11与所述雾化单元1联锁，可以对所述大颗粒料仓7中大颗粒催化剂的粒径进行调控，例如，若检测到大颗粒催化剂的粒径偏小，需增加大颗粒催化剂粒径时，调整所述雾化单元1制备直径较大的液滴；若检测到大颗粒催化剂的粒径较大，需减少大粒径催化剂粒径时，调整所述雾化单元1制备直径较小的液滴。具体而言，在所述雾化单元1使用离心式雾化器时，若检测到大颗粒催化剂的粒径偏小，需增加大颗粒催化剂粒径时，减少所述离心式雾化器的转速；若检测到大颗粒催化剂的粒径较大，需减少大粒径催化剂粒径时，增加所述离心式雾化器的转速。
根据本发明，优选地，所述小颗粒料仓6设置有失重称12，且在所述小颗粒料仓6与所述混合单元8连接的管线上设置有旋转下料阀10。
优选地，所述失重称12与所述旋转下料阀10联锁，用于调整小颗粒催化剂的下料速度。
根据本发明，优选地，所述大颗粒料仓7上设置有失重称12’，且在所述大颗粒料仓7与所述混合单元8连接的管线上设置有旋转下料阀10’。
优选地，所述失重称12’与所述旋转下料阀10’联锁，用于调整大颗粒催化剂的下料速度。
根据本发明，通过所述失重称12与所述旋转下料阀10联锁，可以控制所述小颗粒料仓6中小颗粒催化剂的下料速度；通过所述失重称12’与所述旋转下料阀10’联锁，可以控制所述大颗粒料仓7中大颗粒催化剂的下料速度；由此，可以根据流化床催化剂产品所需的粒度分布(大/小颗粒占比)，调整小颗粒和大颗粒催化剂的下料速度。
根据本发明，优选地，所述混合单元8与所述产品存储单元9连接的管线上连接有在线粒度分析仪11”，用于监测催化剂的粒径。
优选地，所述在线粒度分析仪11”与旋转下料阀10和旋转下料阀10’联锁，用于对催化剂粒径分布进行调控。
根据本发明，大/小颗粒催化剂在所述混合单元8中充分混合后进入所述产品存储单元9，通过所述在线粒度分析仪11”对流化床催化剂产品粒径进行检测并与旋转下料阀10和旋转下料阀10’联锁，可以对旋转下料阀10和旋转下料阀10’联锁的下料速度进行微调，以确保产品粒度分布与需求相一致。
根据本发明第二方面，提供一种流化床催化剂粒度分布的调控方法，其使用本发明所述的流化床催化剂粒度分布的调控装置，包括以下步骤：
1)通过雾化单元1将催化剂浆料雾化成液滴；
2)在所述干燥单元中，将所述雾化单元1雾化的液滴进行干燥而形成颗粒；
3)将所述颗粒在所述焙烧单元3进行焙烧，得到流化床催化剂；
4)通过所述抽气单元5从所述焙烧单元3中抽气，抽出气体中携带的粒径较小的催化剂被旋风分离器4收集到小颗粒料仓6，另外，将所述焙烧单元3中粒径较大的催化剂收集到所述大颗粒料仓7；
5)通过混合单元8将分别来自所述小颗粒料仓6和大颗粒料仓7中的催化剂进行混合后收集到产品存储单元9。
关于流化床催化剂粒度分布的调控装置以及各步骤的操作方法和条件如上所述。
在本发明一个优选的实施方式中，所述流化床催化剂粒度分布的调控方法包括以下步骤：
1)通过雾化单元1将催化剂浆料雾化成液滴；
2)在所述干燥单元中，将所述雾化单元1雾化的液滴进行干燥而形成颗粒；
3)将所述颗粒在所述焙烧单元3进行焙烧，得到流化床催化剂；
4)通过所述抽气单元5从所述焙烧单元3中抽气，抽出气体中携带的粒径较小的催化剂被旋风分离器4收集到小颗粒料仓6，另外，将所述焙烧单元3中粒径较大的催化剂收集到所述大颗粒料仓7；
5)通过混合单元8将分别来自所述小颗粒料仓6和大颗粒料仓7中的催化剂进行混合后收集到产品存储单元9，
其中，所述在线粒度分析仪11’与所述抽气单元5联锁，用于对所述小颗粒料仓6中小颗粒催化剂的粒径进行调控；
所述在线粒度分析仪11与所述雾化单元1联锁，用于对所述大颗粒料仓7中大颗粒催化剂的粒径进行调控；
所述失重称12与所述旋转下料阀10联锁，用于调整小颗粒催化剂的下料速度；
所述失重称12’与所述旋转下料阀10’联锁，用于调整大颗粒催化剂的下料速度；
所述在线粒度分析仪11”与旋转下料阀10和旋转下料阀10’联锁，用于对催化剂粒径分布进行调控。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不仅限于下述实施例。
实施例1
使用图1所示的流化床催化剂粒度分布的调控装置。
1)通过雾化单元1将丙烯腈催化剂浆料雾化成液滴，雾化盘转速为8000转/分钟；
2)在所述干燥单元中，将所述雾化单元1雾化的液滴进行干燥而形成颗粒，干燥温度为300℃；
3)将所述颗粒在所述焙烧单元3进行焙烧，得到流化床催化剂，焙烧条件为：焙烧温度为600℃，焙烧时间为12小时；
4)通过所述抽气单元5从所述焙烧单元3中抽气，抽出气体中携带的粒径较小的催化剂被旋风分离器4收集到小颗粒料仓6，另外，将所述焙烧单元3中粒径较大的催化剂收集到所述大颗粒料仓7；
5)通过混合单元8将分别来自所述小颗粒料仓6和大颗粒料仓7中的催化剂进行混合后收集到产品存储单元9，
其中，所述在线粒度分析仪11’与所述抽气单元5联锁，用于对所述小颗粒料仓6中小颗粒催化剂的粒径进行调控，使得所述小颗粒料仓6中小颗粒催化剂的粒径为20um以下；
所述在线粒度分析仪11与所述雾化单元1联锁，用于对所述大颗粒料仓7中大颗粒催化剂的粒径进行调控，使得所述大颗粒料仓7中大颗粒催化剂的粒径大于20um且为100um以下；
所述失重称12与所述旋转下料阀10联锁，用于调整小颗粒催化剂的下料速度；所述失重称12’与所述旋转下料阀10’联锁，用于调整大颗粒催化剂的下料速度；同时，所述在线粒度分析仪11”与旋转下料阀10和旋转下料阀10’联锁，用于对催化剂粒径分布进行调控，使得所述小颗粒催化剂与所述大颗粒催化剂的重量比为2：98。
另外，在本实施例中，雾化单元1为离心式雾化器，干燥单元2为喷雾干燥塔，焙烧单元3为选自焙烧炉，抽气单元5为引风机，混合单元8为螺杆混料器，产品存储单元9为存储罐。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种流化床催化剂粒度分布的调控装置，其特征在于，该流化床催化剂粒度分布的调控装置包括：
雾化单元(1)，其用于将催化剂浆料雾化成液滴；
干燥单元(2)，其用于将所述雾化单元(1)雾化的液滴进行干燥而形成颗粒；
焙烧单元(3)，其用于将所述颗粒进行焙烧，得到流化床催化剂；
旋风分离器(4)，其一端与所述焙烧单元(3)连接，一端与抽气单元(5)连接，用于将所述焙烧单元(3)中粒径较小的催化剂抽入到旋风分离器(4)中；
小颗粒料仓(6)，其与所述旋风分离器(4)连接，用于存储所述粒径较小的催化剂；
大颗粒料仓(7)，其与所述焙烧单元(3)连接，用于收集所述焙烧单元(3)中粒径较大的催化剂；
混合单元(8)，其分别连接于所述小颗粒料仓(6)和大颗粒料仓(7)，用于将分别来自所述小颗粒料仓(6)和大颗粒料仓(7)中的催化剂进行混合。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还包括：产品存储单元(9)，其与所述混合单元(8)连接，用于存储混合后的催化剂。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述雾化单元(1)为离心式雾化器；
优选地，所述干燥单元(2)为喷雾干燥塔；
优选地，所述焙烧单元(3)为旋转焙烧炉；
优选地，所述抽气单元(5)为引风机；
优选地，所述混合单元(8)为螺杆混料器。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置，其中，所述旋风分离器(4)与所述小颗粒料仓(6)连接的管线上连接有在线粒度分析仪(11’)，用于监测催化剂的粒径；
优选地，所述在线粒度分析仪(11’)与所述抽气单元(5)联锁，用于对所述小颗粒料仓(6)中小颗粒催化剂的粒径进行调控。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置，其中，所述焙烧单元(3)与所述大颗粒料仓(7)连接的管线上连接有在线粒度分析仪(11)，用于监测催化剂的粒径；
优选地，所述在线粒度分析仪(11)与所述雾化单元(1)联锁，用于对所述大颗粒料仓(7)中大颗粒催化剂的粒径进行调控。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置，其中，所述小颗粒料仓(6)设置有失重称(12)，且在所述小颗粒料仓(6)与所述混合单元(8)连接的管线上设置有旋转下料阀(10)；
优选地，所述失重称(12)与所述旋转下料阀(10)联锁，用于调整小颗粒催化剂的下料速度。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的装置，其中，所述大颗粒料仓(7)上设置有失重称(12’)，且在所述大颗粒料仓(7)与所述混合单元(8)连接的管线上设置有旋转下料阀(10’)；
优选地，所述失重称(12’)与所述旋转下料阀(10’)联锁，用于调整大颗粒催化剂的下料速度。
8.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述混合单元(8)与所述产品存储单元(9)连接的管线上连接有在线粒度分析仪(11”)，用于监测催化剂的粒径；
优选地，所述在线粒度分析仪(11”)与旋转下料阀(10)和旋转下料阀(10’)联锁，用于对催化剂粒径分布进行调控。
9.一种流化床催化剂粒度分布的调控方法，其使用权利要求1-8中任意一项所述的装置，包括以下步骤：
1)通过雾化单元(1)将催化剂浆料雾化成液滴；
2)在所述干燥单元中，将所述雾化单元(1)雾化的液滴进行干燥而形成颗粒；
3)将所述颗粒在所述焙烧单元(3)进行焙烧，得到流化床催化剂；
4)通过所述抽气单元(5)从所述焙烧单元(3)中抽气，抽出气体中携带的粒径较小的催化剂被旋风分离器(4)收集到小颗粒料仓(6)，另外将所述焙烧单元(3)中粒径较大的催化剂收集到所述大颗粒料仓(7)；
5)通过混合单元(8)将分别来自所述小颗粒料仓(6)和大颗粒料仓(7)中的催化剂进行混合后收集到产品存储单元(9)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述在线粒度分析仪(11’)与所述抽气单元(5)联锁，用于对所述小颗粒料仓(6)中小颗粒催化剂的粒径进行调控；
优选地，所述在线粒度分析仪(11)与所述雾化单元(1)联锁，用于对所述大颗粒料仓(7)中大颗粒催化剂的粒径进行调控；
优选地，所述失重称(12)与所述旋转下料阀(10)联锁，用于调整小颗粒催化剂的下料速度；
优选地，所述失重称(12’)与所述旋转下料阀(10’)联锁，用于调整大颗粒催化剂的下料速度；
优选地，所述在线粒度分析仪(11”)与旋转下料阀(10)和旋转下料阀(10’)联锁，用于对催化剂粒径分布进行调控。
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