一種具有快速混合功能的噴霧設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種制備微球狀催化劑或助劑的噴霧設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]微球狀催化劑或助劑一般通過(guò)噴霧干燥制備。典型的微球狀催化劑或助劑的制備流程為，幾種物料在混合裝置例如攪拌釜中混合成均勻的催化劑或助劑漿液，然后通過(guò)流體輸送栗輸送到霧化裝置霧化成霧滴，在干燥塔中干燥成型。一種霧化方式是壓力式霧化，其通過(guò)高壓栗將催化劑漿液或助劑漿液輸送到壓力式霧化噴嘴進(jìn)行霧化，通過(guò)調(diào)節(jié)噴霧壓力和噴嘴孔徑可以調(diào)節(jié)噴霧干燥產(chǎn)品的平均粒徑和粒度分布。由于壓力式噴霧干燥具有產(chǎn)品顆粒均勻性較好，噴嘴清理容易的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于微球狀催化劑和助劑的制備，例如FCC催化劑由分子篩、高嶺土和粘結(jié)劑在混合釜打漿均勻后經(jīng)壓力式噴霧干燥制備成具有一定粒度分布的微球狀催化劑顆粒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請(qǐng)的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，將不同性質(zhì)的原料通過(guò)混合釜混合后噴霧干燥，有些物料混合后噴霧干燥成型后得到的催化劑或助劑質(zhì)量不好，例如氧化鋅漿液和酸性氧化鋁粘結(jié)劑在攪拌釜混合后噴霧干燥制成的產(chǎn)品磨損指數(shù)較差;氧化鎂漿液和酸性氧化鋁粘結(jié)劑在攪拌釜混合后噴霧干燥產(chǎn)品磨損指數(shù)較差;分子篩漿液和磷鋁膠在攪拌釜混合后噴霧干燥產(chǎn)品磨損指數(shù)較差，孔體積容易波動(dòng)，分子篩漿液和硅溶膠在攪拌釜混合后噴霧干燥產(chǎn)品磨損指數(shù)較差和孔體積不穩(wěn)定。
[0004]針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人提出了使原料漿液在噴嘴中快速混合噴霧干燥的技術(shù)方案，可以改善上述產(chǎn)品的耐磨性能，可以穩(wěn)定諸如使用分子篩漿液和磷鋁膠、分子篩漿液和硅溶膠得到的產(chǎn)品的孔體積，從而可以改善產(chǎn)品質(zhì)量。
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有快速混合功能的制備微球狀催化劑或助劑的噴霧設(shè)備，該噴霧設(shè)備不僅能夠?qū)崿F(xiàn)霧化功能，而且具有快速混合功能。
[0006]本實(shí)用新型提供一種噴霧設(shè)備，包括流體入口腔室，旋轉(zhuǎn)室，導(dǎo)流片，和噴嘴片，其中旋轉(zhuǎn)室和導(dǎo)流片處于流體入口腔室和噴嘴片之間。
[0007]本實(shí)用新型中所述的上下游是指流體從流體入口腔室至噴嘴片在軸向的運(yùn)動(dòng)方向，相對(duì)而言，沿著軸向更為靠近流體入口腔室的位置為上游，相對(duì)更為遠(yuǎn)離流體入口腔室而更為靠近噴嘴片的位置為下游。如果圖1所示，在入口腔室和噴嘴片之間，在軸向上不同的兩個(gè)位置，左邊位置為上游，右邊位置為下游。
[0008]本實(shí)用新型提供的噴霧設(shè)備，包括至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)室，任意兩個(gè)相鄰的旋轉(zhuǎn)室之間設(shè)置有一個(gè)導(dǎo)流片，所述的旋轉(zhuǎn)室優(yōu)選為2-9個(gè);每個(gè)導(dǎo)流片的兩側(cè)各連接一個(gè)旋轉(zhuǎn)室，所述的導(dǎo)流片優(yōu)選為1-8個(gè)。不同的旋轉(zhuǎn)室之間被導(dǎo)流片隔開，通過(guò)導(dǎo)流片上的導(dǎo)流孔連通。旋轉(zhuǎn)室和導(dǎo)流片的個(gè)數(shù)可以根據(jù)被混合組分的粘度和所要求的混合效果確定，增加導(dǎo)流片和旋轉(zhuǎn)室的個(gè)數(shù)有利于改善混合效果，高粘度的流體通常需要使用更多的旋轉(zhuǎn)室和導(dǎo)流片以改善混合效果。旋轉(zhuǎn)室最少為兩個(gè)，導(dǎo)流片至少為一個(gè)；如果增加旋轉(zhuǎn)室和導(dǎo)流片的個(gè)數(shù)，導(dǎo)流片和旋轉(zhuǎn)室成對(duì)增加，導(dǎo)流片和旋轉(zhuǎn)室在所述的噴霧設(shè)備中沿著軸向交替設(shè)置。通常，旋轉(zhuǎn)室的個(gè)數(shù)比導(dǎo)流片的個(gè)數(shù)多一個(gè)。距離流體入口腔室最近的旋轉(zhuǎn)室也稱始端旋轉(zhuǎn)室，距離流體入口腔室最遠(yuǎn)的旋轉(zhuǎn)室即距離噴嘴片最近的旋轉(zhuǎn)室也稱為末端旋轉(zhuǎn)室。
[0009]本實(shí)用新型提供的噴霧設(shè)備，所述的導(dǎo)流片為圓柱形薄片(簡(jiǎn)稱圓片)，其底面(導(dǎo)流片圓柱體的底面，也稱為導(dǎo)流片平面，與上游旋轉(zhuǎn)室連接的底面稱為導(dǎo)流片上游底面或上游平面，與下游旋轉(zhuǎn)室連接的底面稱為導(dǎo)流片下游底面或下游平面)，導(dǎo)流片開有貫通兩個(gè)底面的開孔稱為導(dǎo)流孔，以連通與其相鄰的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)室(與導(dǎo)流片直接相連接的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)室)，使導(dǎo)流片上下游旋轉(zhuǎn)室中的流體通過(guò)所述的導(dǎo)流孔從上游的旋轉(zhuǎn)室進(jìn)入下游的旋轉(zhuǎn)室。任意一個(gè)導(dǎo)流片的上、下游底面各連接一個(gè)旋轉(zhuǎn)室。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型提供的噴霧設(shè)備，通常所述的導(dǎo)流片的導(dǎo)流孔為圓孔，其橫截面(垂直于導(dǎo)流孔中心線的截面)為圓形。導(dǎo)流孔的中心線相對(duì)于導(dǎo)流片的底面傾斜一定角度，即導(dǎo)流孔的中心線與導(dǎo)流片的底面不垂直。所述導(dǎo)流孔中心線與導(dǎo)流片上游平面的夾角(該夾角用β表示，如圖3所示，稱為導(dǎo)流孔的軸向引入角)為20-70°，優(yōu)選30-60°。本實(shí)用新型對(duì)于導(dǎo)流片的導(dǎo)流孔在半徑(過(guò)導(dǎo)流孔中心線和導(dǎo)流片上游平面交點(diǎn)以及導(dǎo)流片上游平面圓心的半徑)方向上的角度沒(méi)有特殊要求;優(yōu)選情況下，導(dǎo)流孔中心線與導(dǎo)流片上游平面交點(diǎn)(如圖3中的A點(diǎn)所示)與導(dǎo)流片上游平面圓心形成的線段(如圖3中的OA所示)以及導(dǎo)流孔中心線在上游方向延長(zhǎng)線上一點(diǎn)(如圖3中的B點(diǎn)所示)在導(dǎo)流片上游平面上的投影(如圖3的C點(diǎn)所示)與導(dǎo)流孔中心線與導(dǎo)流片上游平面交點(diǎn)形成的線段(如圖3中的AC所示)之間的夾角(用α表示，如圖3所示，本發(fā)明稱為導(dǎo)流孔的徑向引入角)為45?135°，優(yōu)選為90?120。。
[0011]導(dǎo)流片上的導(dǎo)流孔的個(gè)數(shù)可以為一個(gè)或多個(gè)，優(yōu)選為多個(gè)。當(dāng)導(dǎo)流孔的個(gè)數(shù)為多個(gè)的時(shí)候，各個(gè)導(dǎo)流孔在導(dǎo)流片上互不相交;優(yōu)選情況下，所述導(dǎo)流孔沿著圓周均勻分布。所述沿著圓周均勻分布是指導(dǎo)流片上游平面與各個(gè)導(dǎo)流孔的中心線的交點(diǎn)在同一圓周上，且在圓周上等間隔分布(在圓周上相鄰的兩個(gè)導(dǎo)流孔之間的距離相等)，各導(dǎo)流孔具有相同的切線方向(將各個(gè)導(dǎo)流孔旋轉(zhuǎn)到同一位置，其中心線應(yīng)當(dāng)與同一條直線重合)，使流體通過(guò)各個(gè)導(dǎo)流孔進(jìn)入導(dǎo)流片下游的旋轉(zhuǎn)室沿著相同的方向旋轉(zhuǎn)，例如均為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或者均為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
[0012]優(yōu)選情況下，本實(shí)用新型提供的噴霧設(shè)備，所述的導(dǎo)流片厚度為l-6mm，優(yōu)選2-4mm ；所述導(dǎo)流片上的導(dǎo)流孔直徑為l_4mm，優(yōu)選為2_3mm ；所述導(dǎo)流片上的導(dǎo)流孔個(gè)數(shù)為2_8個(gè)，優(yōu)選3-6個(gè)。
[0013]本實(shí)用新型提供的噴霧設(shè)備的導(dǎo)流片對(duì)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)室的流體有分散和整流作用，可以使旋轉(zhuǎn)室的流體分散后重新混合，并在導(dǎo)流片下游的旋轉(zhuǎn)室中作旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。
[0014]本實(shí)用新型提供的噴霧設(shè)備，包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)室，多個(gè)旋轉(zhuǎn)室從流體入口腔室至噴嘴片出口依次排列，相鄰的旋轉(zhuǎn)室之間通過(guò)導(dǎo)流片連通。所述的旋轉(zhuǎn)室為圓柱形空間和/或環(huán)形圓筒。各個(gè)旋轉(zhuǎn)室的直徑可以相同也可以不同，各個(gè)旋轉(zhuǎn)室的高度可以相同也可以不同。優(yōu)選的情況下，各個(gè)旋轉(zhuǎn)室具有相同的直徑。旋轉(zhuǎn)室直徑優(yōu)選為10-30mm，更優(yōu)選15-25mm;所述旋轉(zhuǎn)室的長(zhǎng)度優(yōu)選為3-18111111，更優(yōu)選5-101111]1。
[0015]本實(shí)用新型提供的噴霧設(shè)備，通過(guò)流體入口管引入用于混合的流體。所述的流體入口管為多個(gè)，以引入至少兩種不同的流體。
[0016]優(yōu)選的情況下，所述的流體入口管均設(shè)置于流體入口腔室的側(cè)壁，流體入口腔室為圓柱形，其一端底面封閉，設(shè)置端蓋，另外一端端面與始端旋轉(zhuǎn)室相連接。流體入口腔室的高度為流體入口腔室側(cè)壁上具有流體入口的部分的高度，為從封閉端的底面至距離封閉端最遠(yuǎn)的流體入口的邊緣的距離，流體入口腔室的直徑優(yōu)選與始端旋轉(zhuǎn)室的直徑相同。流體入口管沿流體入口腔室的切向與流體入口腔室相連，使流體沿著切線方向進(jìn)入流體入口腔室。與流體入口腔室直接相連接的旋轉(zhuǎn)室稱為始端旋轉(zhuǎn)室，旋轉(zhuǎn)室為圓柱形空間或者為環(huán)形圓筒;始端旋轉(zhuǎn)室下游底面連接導(dǎo)流片，導(dǎo)流片為具有多個(gè)斜孔(所述斜孔是指孔軸線與導(dǎo)流片平面不垂直)的圓片，該導(dǎo)流片下游底面與另外的旋轉(zhuǎn)室相連;末端旋轉(zhuǎn)室下游與噴嘴片相連。所述的噴霧設(shè)備可以根據(jù)所用流體數(shù)量設(shè)置有至少2個(gè)優(yōu)選2-4個(gè)流體入口管，流體入口管沿切向與入口腔室相連;入口管的直徑(內(nèi)徑)為2-6_優(yōu)選3-5_。多個(gè)流體入口管沿著流體入口腔室側(cè)壁的圓周均勻分布，優(yōu)選在軸向位置相同，即不同流體入口管的軸線距離流體入口腔室同一端面的距離相同。
[0017]本實(shí)用新型提供的噴霧設(shè)備，使物料從流體入口管進(jìn)入噴霧設(shè)備后，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)室和導(dǎo)流片混合，再?gòu)膰娮炱膰娍讎姵?。所述的噴嘴片包括噴嘴片入口錐體和噴孔，噴嘴片入口錐體(錐形空間)的底面與末端旋轉(zhuǎn)室相連通，錐頂部與噴孔相連通。噴嘴片的噴孔直徑為l-4mm，優(yōu)選2-3mm;所述噴嘴片的噴孔長(zhǎng)度為l-5mm，優(yōu)選2-4mm;所述噴嘴片入口錐體的錐角為40-140°，優(yōu)選60-120°。優(yōu)選情況下，噴嘴片入口錐體的底面直徑與末端旋轉(zhuǎn)室的直徑相同。
[0018]本實(shí)用新型提供的噴霧設(shè)備各部分可以制備成一個(gè)整體，也可以由各部分的分體組合而成。例如可以將噴嘴入口腔室和相鄰的旋轉(zhuǎn)室作為一體，也可以將導(dǎo)流片和其相鄰的旋轉(zhuǎn)室制成一體，或者分別制備噴嘴入口腔室部件、導(dǎo)流片部件、旋轉(zhuǎn)室部件和噴嘴片部件，然后將這些部件按照需要組裝在一起得到所述的噴霧設(shè)備。
[0019]本實(shí)用新型提供的噴霧設(shè)備適用于微球狀組合物例如催化劑或助劑的生產(chǎn)。使用的時(shí)候，將用于形成噴霧干燥前漿液的各組分漿液分別由流體輸送設(shè)備例如高壓栗輸送到噴霧設(shè)備的不同入口管中，經(jīng)流體入口管由切向進(jìn)入流體入口腔室中，漿液在流體入口腔室和旋轉(zhuǎn)室因高速旋轉(zhuǎn)而得到初步混合，初步混合后的漿液再經(jīng)過(guò)導(dǎo)流片孔道重新分散，然后在旋轉(zhuǎn)室中高速旋轉(zhuǎn)而進(jìn)一步混合均勾。高速旋轉(zhuǎn)的混合均勾的楽液在噴孔處形成一環(huán)形液膜，環(huán)形液膜高速離開噴孔后擴(kuò)大變薄，最后分裂成均勻的小霧滴，小霧滴干燥后成為微球狀組合物顆粒例如催化劑或助劑顆粒。
[0020]本實(shí)用新型提供的噴霧設(shè)備具有快速混合功能和霧化功能，可用于制備微球狀催化劑或助劑，各漿液組分混合速度快，混合效果好，霧化效果好，所制備的微球狀催化劑或助劑的質(zhì)量高。采用該噴霧設(shè)備制備的微球狀催化劑或助劑的質(zhì)量好，可改