CN214701468U

CN214701468U - 一种喷雾干燥设备

Info

Publication number: CN214701468U
Application number: CN202022450709.5U
Authority: CN
Inventors: 秦娅; 田志鸿; 袁清; 朱振兴; 张翊
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2030-10-29

Abstract

一种喷雾干燥设备，由上至下包括上段半锥体(3)、竖直筒体(4)、和下段锥体(8)；所述上段半锥体内设置浆液进料口(1)，上段半锥体顶部设有主风入口(2)；所述竖直筒体侧面设有侧向进风口(12)，所述下段锥体内设有气固分离器(6)，所述气固分离器的气相出口从下段锥体侧面引出，所述气固分离器的固相出口在所述下段锥体底部开口。本实用新型提供的喷雾干燥设备可用于微球催化剂制备，能效降低物料的贴壁问题，并减化流程。

Description

一种喷雾干燥设备

技术领域

本实用新型涉及一种喷雾干燥设备，特别适用于石油化工领域催化裂化催化剂的制备及其它以球形颗粒为产品的喷雾干燥制备过程。

背景技术

常规的喷雾干燥工艺的设备主体是喷雾干燥塔，将混合均匀的液态(或浆相)物料经喷雾干燥塔的雾化器雾化成小液滴，利用塔内的热风进行瞬时接触从而将物料干燥，干燥后的大部分物料逐渐沉积在喷雾干燥塔的底部锥形空间内，然后主要通过底部的出料口出料。由于现有喷雾干燥塔一般有两个出口且塔内并无内构件，侧面出口主要为气相出口，同时气流会夹带一部分物料由塔体侧面的出口分出，然后进入旋风分离器分离回收；大部分物料由塔底的出口出料。

从生产实际来看，由于现有喷雾干燥塔多采用侧面出风口设计，且无任何内构件，极易存在流场分布不均现象，从而引起粘壁以及颗粒之间的粘连等问题，同时，流速场分布不均匀还可能导致侧面出口携带大量的细粉，甚至部分较大颗粒排出，需要后续设置旋风分离器、细份分级器等设备，流程较长且存在细粉分级处理量大等问题，还有可能导致颗粒粒径分布范围较宽等。

CN 201813815 U提出了一种喷雾干燥防结块设备，包括喷雾干燥塔和气体喷射装置，气体喷射装置与喷雾干燥塔的下部气路连接，气体喷射装置可以连接在倒圆锥体罐体上距离出料口三分之一高度处，该实用新型结构简单，能在对物料进行喷雾干燥的同时，防止物料结块，提高物料的出料速度。其可能在一定程度对物料结块有效果，但无法解决气相夹带颗粒多等问题。

203853015U公开了一种喷雾干燥塔，包括相互连通的烟气入口段和筒体，在所述筒体的内壁上沿竖直方向设置有若干个挡板。所述挡板均匀的设置于筒体的内壁上，通过所述挡板的设置能降低喷雾干燥塔内部烟气流场分布不均匀度，提高湍流度，进而提高喷雾干燥塔对酸性气体的脱除效率、降低吸收剂耗量以至电耗，但并不用于生产颗粒产品的喷雾干燥塔。

CN203916110U公开了一种催化剂喷雾干燥塔，主要通过在下锥体侧面的热风出口设置防粘罩，能有效避免催化剂的堆积，通过设置多块开有圆孔的热风分布板对高温空气进行分布，以达到干燥塔内流场均匀的目的，导致其所述的喷雾干燥塔结构相对较复杂，容易造成固体颗粒的粘壁。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种喷雾干燥塔设备，以克服现有技术存在的气相夹带颗粒量大、粘壁及流程复杂的技术问题。

本实用新型采用的技术方案是：一种喷雾干燥设备，由上至下包括上段半锥体3、竖直筒体4和下段锥体8；所述上段半锥体内设置浆液进料口1，上段半锥体顶部设有主风入口2；所述竖直筒体侧面设有侧向进风口12，所述下段椎体内设有气固分离器6，所述气固分离器的气相出口从下段锥体侧面引出，所述气固分离器的固相出口在所述下段锥体底部开口。

本实用新型提供的喷雾干燥设备的应用方法，浆液物料经浆液进料口1 进入喷雾干燥设备中并雾化成雾滴，与由顶部主风入口引入的热空气接触进行热量交换，另一股热空气由侧向进风口切向旋流进入所述竖直筒体内，在壁面处形成一层气膜，防止物料粘壁，旋流送风到达顶部后，在上段半锥体顶部改变运动方向，与主风一起并流向下，在竖直筒体内完成物料的干燥脱水形成微球；热空气携带干燥后的微球进入下段锥体底部的气固分离器中，分离出的气相经气相出口引出，分离出的微球产品经固相出口排出。

本实用新型提供的喷雾干燥设备适用于制备微球形颗粒产品。与现有技术相比，本实用新型提供的喷雾干燥设备有益效果为：

1、内置气固分离器可以将气固相进行有效分离，无需再设置后续的旋风分离器，从而简化流程、降低能耗、减少磨损、节约占地面积。

2、由于气相主体均由主风入口采用垂直进风，浆液采用顶部进料，且所有结构均为轴中心对称，使得干燥设备内流场更加均匀，物料的干燥速率趋于一致，有利于提高产品品质。

3、通过侧向进风口引入切向进风在筒体壁面处形成一层气膜，可显著降低物料粘壁现象。

附图说明

图1为本实用新型提供的喷雾干燥设备的结构示意图；

图2为气固分离器的俯视图；

图3为旋流挡板A-A面剖视图。

附图4为常规喷雾干燥塔示意图。

附图标记说明：

1-浆液进料口，2-主风入口，3-上段半锥体，4-竖直筒体，5-旋流挡板， 6-气固分离器，7-气相出口，8-下段锥体，9-固相出口，10-固定支耳，11-气固分离器入口，12-侧向进风口。

具体实施方式

以下对本实用新型喷雾干燥设备的具体实施方式进行详细说明。需要说明的是，本实施过程仅供说明本实用新型之用，并非对本实用新型的限制。本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，还可以做出各种变化和变形，因此所用的技术方案也应属于本实用新型的范畴。

本实用新型提供的喷雾干燥设备，由上至下包括上段半锥体3、竖直筒体4和下段锥体8；所述上段半锥体内设置浆液进料口1，上段半锥体顶部设有主风入口2；所述竖直筒体侧面设有侧向进风口12，所述下段锥体内设有气固分离器6，所述气固分离器的气相出口从下段锥体侧面引出，所述气固分离器的固相出口在所述下段锥体底部开口。

可选地，所述上段半锥体、竖直筒体和下段锥体的高度比为1-3：4-8： 1-3；所述侧向进风口设置于所述竖直筒体由下至上10％-70％的位置。

可选地，所述上段半锥体的母线与水平面的夹角为15°-75°，竖直筒体和下段锥体侧壁之间的夹角为15°-75°。

可选地，所述竖直筒体内设有旋流挡板5，所述旋流挡板与竖直筒体内壁之间设有与竖直筒体内壁相切的侧向进风口，所述旋流挡板的高度为竖直筒体高度的2％～30％，所述旋流挡板与竖直筒体侧壁之间形成环隙的最小距离为1mm-20mm。

优选地，所述旋流挡板的高度为竖直筒体的高度的5％～20％，所述旋流挡板与竖直筒体侧壁之间形成环隙的最小距离为2mm-20mm。

可选地，所述旋流挡板为圆筒形或者长度大于侧面气相入口的一段圆筒；在轴向剖面上，所述旋流挡板与竖直筒体侧壁平行。

可选地，所述旋流挡板由上部直筒段和底部扩径段组成，所述底部扩径段与所述竖直筒体侧壁之间通过支耳固定连接。

可选地，所述旋流挡板上部直筒段与下部扩径段之间的夹角为90°～160°，优选100°～150°。

可选地，所述的旋流挡板在塔内部水平布置或者设置为以不超过15°的夹角螺旋上升螺旋形状。

可选地，所述气固分离器为旋风分离器，所述旋风分离器由旋风分离器壳体、壳体侧面的物流入口、设于壳体顶部的气相出口和壳体底部的固相出口组成，所述的壳体下部为倒锥体结构。所述旋风分离器的入口可以为切向入口或蜗壳入口，亦可有1-80°的倾斜角度，所述的入口可以是一个，也可以是多个均布排列。

可选地，所述下段锥体内设有两个或两个以上的旋风分离器，多个旋风分离器采用轴中心对称排列。

可选地，所述的喷雾干燥设备直径为0.8～1.2m，总塔高为1.5～40m；所述浆料进料口设有1-20支喷雾器；所述主风入口的直径为1-3m，所述气相出口的直径为1-2.5m。

本实用新型提供的喷雾干燥设备中，上段半锥体、竖直筒体和下段锥体同轴设置。在竖直筒体内设置旋流挡板，优选所述旋流挡板包括直筒段和与之直接相连的底部扩径段，所述的底部扩径段与所述竖直筒体之间通过支耳相连固定。所述旋流挡板与上段半锥体、竖直筒体和下段锥体同轴设置。

旋流挡板与竖直筒体之间环隙面积占整个筒体总截面的比例为2％～40％，优选5％～20％。

本实用新型提供的喷雾干燥设备在工作过程中，通过内置旋流挡板及切向进风在筒体壁面处形成一层气膜，能够显著降低物料粘壁现象。

本实用新型提供的喷雾干燥设备下部锥体内置气固分离器，所述气固分离器可以为一个或多个，多个设置时气固分离器采用轴中心对称排列，并且所有气固分离器顶部气相出口汇集后从下段椎体侧面引出，所有固相颗粒进入下段锥体底部。内置气固分离器能实现内部颗粒分级的同时还能有效控制干燥设备内的流场分布，可在设备内形成一个相对均匀的流场分布状态，可有效避免出现颗粒粘壁、气相夹带颗粒量大、颗粒粒径分布范围宽、催化剂颗粒球形度不好、粘连等问题。

本实用新型所处理的物料与常规喷雾干燥塔相同，其主要功能是将混合均匀的液态(或浆相)物料与热空气接触进行热量交换，从而使物料中水分蒸发，水蒸气进入空气中，物料本身得以干燥。

下面结合附图对本实用新型喷雾干燥设备的具体实施方式进行描述。但本实用新型并不因此而受到任何限制。

附图1为本实用新型提供的喷雾干燥设备一种优选实施方式的结构示意图。如附图1所示，喷雾干燥设备包括竖直筒体4、上段半锥体3以及下段锥体8三段结构；上段半锥体设置有浆液进料口1，浆液进料口的雾化喷嘴位于上段半锥体底部中心位置。上段半锥体顶部设有主风入口2，该主风入口用于引入热空气主风。竖直筒体4侧壁设有侧向进风口12，侧向进风口内侧设有旋流挡板5，竖直筒体与旋流挡板之间形成一段环隙空间。下段椎体 8内设有气固分离器6，所述的气固分离器为旋风分离器，气固分离器的气相出口7从下段椎体侧面引出，气固分离器的固相出口9在下段锥体底部。

工作状态时，混合均匀的浆液物料经浆液进料口1进入喷雾干燥设备中，经雾化器雾化成雾滴，与经顶部主风入口引入的热空气接触进行热量交换，从而物料中水分蒸发，水蒸气进入空气中，物料本身得以干燥。另一股热空在竖直筒体底部的侧向进风口切向旋流引入，旋流送风在旋流挡板5的作用下沿着竖直筒体壁面向上旋流，在壁面处形成一层气膜，同时有少量送风向下在下锥段部分形成气膜，可有效降低物料的粘壁问题。所述的旋流挡板5 由上部直筒段和下部扩径段组成，下部扩径段与所述喷雾干燥设备的竖直筒体之间通过支耳相连固定。为了保证旋流送风向上旋流运动，所述的旋流挡板直筒段与扩径段之间具有一定夹角，角度90°～160°，优选100°～150°。旋流挡板与竖直筒体环隙内存留的少量液滴或固体颗粒从相邻固定支耳之间的空隙流出，避免物料的堆积。旋流送风到达顶部后，由于上段半锥体倾斜角度的影响而改变运动方向，与干燥主风一起并流向下，在干燥设备竖直筒体内完成物料的干燥脱水。完成干燥过程的混合物料一起经过气固分离器的切向入口进入气固分离器。经气固分离后，分离出的气体经侧面气相出口 7排出，分离出的微球产品经气相出口9排出。

气固分离设备为旋风分离器，如附图2所示，旋风分离器的入口设置4 个，切向进入，通过离心力作用达到将颗粒分级的效果，较小颗粒和气体从侧面排出，较大颗粒由底部排出。

附图3为旋流挡板A-A面剖视图。如附图2所示，位于竖直筒体侧面的侧向进风口12为切向进风口，流体流向与所述竖直筒体侧面相切，旋流挡板5底部的扩径段经固定支耳10与所述竖直筒体的侧壁固定相连。

以下实施例进一步说明本实用新型提供的喷雾干燥设备的结构和效果。

本实用新型并不因此而受到任何限制。

实施例1

采用如附图1所示的流程制备催化裂化催化剂。

浆液原料的制备方法采用传统2级10m³罐式搅拌釜制备裂化催化剂胶体，将高岭土(苏州高岭土公司产品，灼减22％，下同)1400kg、拟薄水铝石粉(中国铝业股份有限公司山东分公司产品，灼减38％，下同) 900kg、SOY-2分子筛(齐鲁催化剂厂生产的产品，为含稀土的USY型分子筛，RE₂O₃含量为2.0％，下同)浆液3860kg、铝溶胶(齐鲁催化剂厂生产产品，氧化铝含量21％，下同)1850kg、水投入600kg到第一级搅拌混合釜里，经过3h搅拌混合后，将胶体转入到第二级搅拌混合釜里，加入36％的盐酸53.7kg，经过1h化搅拌，制备载体胶体8600kg，胶体固含量35％，得到催化剂浆液原料。

喷雾干燥塔包括上段半锥体3、竖直筒体4和下段锥体8。塔总高约 25米，直径9米。上段半锥体高5m、竖直筒体高12.5m和下段锥体高8m，夹角分别为70度和80度，竖直筒体内设置旋流挡板，旋流挡板的高度 1.25m，与扩径段夹角120度，侧向进风口的个数4个，底部气固分离器1 个，蜗壳入口设置4个。

浆液原料由高压泵将催化剂浆液输送从上段半锥体的浆液进料口1的喷头引入进行喷雾，雾滴与顶部主风入口2引入的热空气接触干燥成微球颗粒；另一股热空气由旋流挡板5和竖直筒体之间的侧向送风口12引入；下段椎体8内设有内置气固分离器6，经气固分离器分离所得气相从下段锥体侧面气相出口7引出，微球颗粒产品由底部的固相出口9收集。

浆液进料液流量在10m³/h，热风流量在60000m³/h。热风进口温度为550℃，出口温度为80℃。得到催化裂化催化剂A，分析催化裂化催化剂 A的粒径分布和收率。实验结果见表1。

采用RIPP 30-90测定催化剂的筛分数据(即不同粒径段的催化剂的重量分数)和平均粒径。参见《石油化工分析方法(RIPP试验方法)》，杨翠定等编，科学出版社，1990年。

收率计算方法：(成品干基/原材料干基)*100％。

除尘器12采用布袋，气相达到排放标准，细粉进一步回用。

实施例2

实施例2采用的原料和实验方法同实施例1，不同的是使用的喷雾干燥塔中不设置旋流挡板5。塔高约9米，直径2.6米。热风进口温度为500℃，出口温度为70℃。得到催化裂化催化剂B。分析催化裂化催化剂B的粒径分布及收率。实验结果见表1。

对比例1

对比例1采用的原料同实施例1。采用如附图4所示的喷雾干燥制备催化裂化催化剂的流程。如附图4所示，喷雾干燥塔包括上段半锥体、竖直筒体和下段锥体。塔高约24米，直径为7.5米。喷雾干燥塔内未设置任何内构件，喷雾干燥塔的气相出口7之后设置旋风分离器14，旋风分离器的气相出口连通除尘器13，旋风分离器14的固相出口采出催化裂化催化剂产品。浆液进料液流量在10m³/h，热风流量范围在60000/h。热风进口温度为 550℃，出口温度为80℃。其余参数相同，制备得到催化裂化催化剂C。分析催化裂化催化剂C的粒径分布、收率及粘壁量。实验结果见表1。

表1

	实施例1	实施例2	对比例1
				催化裂化催化剂	A	B	C
0μm～20μm，％	0.69	0.98	2.1
				0μm～40μm，％	15.9	15.14.	15.8
0μm～80μm，％	58.9	56.1	53.8
				0μm～105μm，％	76.1	73.9	72.7
0μm～149μm，％	94.5	92.9	90.8
				平均粒径，μm	67.5	69.8	74.7
收率，％	0.992	0.987	0.981

由表1可见，采用本实用新型的喷雾干燥设备制得的催化剂产品的颗粒集中度明显提高，催化剂产品收率提高，因为收率明显提高，即喷雾干燥塔上的粘壁量有了明显减少。

Claims

1.一种喷雾干燥设备，其特征在于，由上至下包括上段半锥体(3)、竖直筒体(4)和下段锥体(8)；所述上段半锥体内设置浆液进料口(1)，上段半锥体顶部设有顶部主风入口(2)；所述竖直筒体侧面设有侧向进风口(12)，所述下段锥体内设有气固分离器(6)，所述气固分离器的气相出口从下段锥体侧面引出，所述气固分离器的固相出口在所述下段锥体底部开口。

2.根据权利要求1所述的喷雾干燥设备，其特征在于，所述上段半锥体、竖直筒体和下段锥体的高度比为1-3：4-8：1-3；所述侧向进风口设置于所述竖直筒体由下至上10％-70％的位置。

3.根据权利要求1所述的喷雾干燥设备，其特征在于，所述上段半锥体的母线与水平面的夹角为15°-75°，竖直筒体和下段锥体侧壁之间的夹角为15°-75°。

4.根据权利要求1、2或3所述的喷雾干燥设备，其特征在于，所述竖直筒体内设有旋流挡板(5)，所述旋流挡板与竖直筒体内壁之间设有与竖直筒体内壁相切的侧向进风口，所述旋流挡板的高度为竖直筒体的高度的2％-30％，所述旋流挡板与竖直筒体侧壁之间形成环隙的最小距离为1mm-20mm。

5.根据权利要求4所述的喷雾干燥设备，其特征在于，所述旋流挡板的高度为竖直筒体的高度的5％-20％，所述旋流挡板与竖直筒体侧壁之间形成环隙的最小距离为2mm-20mm。

6.根据权利要求4所述的喷雾干燥设备，其特征在于，所述旋流挡板为长度大于侧向进风口的一段圆筒。

7.根据权利要求4所述的喷雾干燥设备，其特征在于，所述旋流挡板由上部直筒段和底部扩径段组成，所述底部扩径段与所述竖直筒体侧壁之间通过支耳固定连接。

8.根据权利要求7所述的喷雾干燥设备，其特征在于，所述旋流挡板上部直筒段与下部扩径段之间的夹角为90°～160°。

9.根据权利要求8所述的喷雾干燥设备，其特征在于，所述旋流挡板上部直筒段与下部扩径段之间的夹角为100°～150°。

10.根据权利要求4所述的喷雾干燥设备，其特征在于，所述的旋流挡板在塔内部为水平布置或者以不超过15°的夹角螺旋上升的螺旋形状。

11.根据权利要求1-3、5-10中任一种所述的喷雾干燥设备，其特征在于，所述的气固分离器为旋风分离器，所述旋风分离器由旋风分离器壳体、壳体侧面的物流入口、设于壳体顶部的气相出口和壳体底部的固相出口组成，所述的壳体下部为倒锥体结构。

12.根据权利要求11所述的喷雾干燥设备，其特征在于，所述下段锥体内设有两个以上的旋风分离器，多个旋风分离器采用轴中心对称排列。

13.根据权利要求1-3、5-10中任一种所述的喷雾干燥设备，其特征在于，所述的喷雾干燥设备直径为0.8～12m，总高为2.5～40m；所述浆液进料口设有1-20支喷雾器；所述主风入口的直径为1-3m，所述气相出口的直径为1-2.5m。