催化剂生产过程中的主要生产设备

催化剂生产过程中的主要生产设备

1、沉淀操作单元设备

沉淀法生产载体和催化剂时常用金属盐类和沉淀剂在沉淀反应器（成胶罐）中进行，为了获得理想的沉淀粒子，在沉淀过程中必须使物料保待一定温度，并不断搅拌，保证混合、分散均匀。沉淀操作大多为间歇式。加料方式可为分步法或并流法，若用并流法，几股物料同时进入带搅拌的成胶罐，连续操作，然后进入老化罐，待收集到一定体积的物料，经一定温度、时间老化后再进入下一道工序，老化罐间歇操作。沉淀操作单元主要设备包括成胶罐、搅拌器、加热器和通风设施。

1.1成胶罐

（1）间歇式

间歇式成胶罐主要有无顶盖开启式与有顶盖填充闭密式两种，如图1.1、图

1.2所示。

成胶罐一定要满足工艺需要（考虑容量、搅拌强度、产品质量要求等），便于操作，加热方便，通风良好。同时可随时用肉眼观察沉淀过程中溶液颜色、胶体稠度的变化，便于pH 值的测量等。成胶罐宜采用开启式锥底反应器，或在顶盖上留有大的人孔，便于投加固体物料。人孔处装有移动的有机玻璃视窗或快开的人孔盖。成胶罐带夹套，根据需要罐内可有加热盘管。罐四周有数片挡板。

（2）并流法加料的组合式

成胶罐为连续式操作，老化罐为间歇式操作，两者相连为组合型式，如图

1.3所示。如氢氧化铝生产常采用并流法加料方式。一般情况下成胶罐体积小，搅拌较剧烈，按工艺要求出料管放料开口位置在一定高度，以保证成胶物料有一定的停留时间。老化罐体积大。成胶罐操作时要求物料计量准确，阀门凋节容易，能严格控制进料速度与成胶pH 值，以保证产品质量。

（3）连续式

对于溶胶型裂化催化剂生产,新开发出连续式成胶反应器。首先将酸、碱物料按比例并流进入成胶罐(混合器)生产溶胶状态的粘结剂，然后进入另一个成胶图1.1有顶盖填充闭密式成胶罐 1-搅拌器；2-罐体；3-夹套；4-搅拌轴；5-压出管；6-支座；

7-人孔；8-轴封；9-传动装置

图1.2无顶盖开启式成胶罐 1-筒体；2-减速机；3-电动机； 4-搅拌器

罐，与填料浆液、活性组分浆液充分搅拌，体系物料保持溶胶状态进入下一工序。整个流程连续操作，要求控制好各物料流量、成胶温度、pH值，使胶凝时间达到工业生产要求。这种连续式操作不仅适用DCS控制系统，又能提高生产能力。

1.2搅拌器

一般常用的搅拌器型式有桨式、推进式、涡轮式。桨式又分为平桨式、折框式、锚式，涡轮式分为开启式涡轮和圆盘涡轮。根据工艺要求、物料粘度、搅拌目的及搅拌器性能特征来选定搅拌器。对于平直叶桨式搅拌器，低速运转时，产生的主要是切线流，这时剪切力作用很弱，几乎不存在轴向混合；高速运转时，产生的主要是径向流，有一定的剪切力和宏观混合作用。对于折叶桨式搅拌器，产生的轴向流较大，宏观混合效果较好，在小容量、低粘度均相液体混合中仍广泛采用。对于推进式搅拌器产生的轴向流循环量很大，宏观混合好，剪切作用较小（与涡轮式搅拌器相比），非常适合于以宏观混合为目的的搅拌过程。对于涡轮式搅拌器，具有剪切力大、循环流量也不小等特点，几乎适用于低、中等粘度的所有搅拌过程。

1.3加热器

常采用的有罐壁夹套加热，罐内盘管加热以及蒸汽直接加热。对于高硅分子筛合成，晶化温度150-200℃，热载体可采用导热油。

1.4通风设施

分自然通风与机械通风。常见的烟囱式吸风器，可以靠位差抽力自然通风，也可在烟囱上装有抽风机排除由于化学反应所产生的气体及加热所产生的蒸汽。另外，还有钟罩式吸风器与边缘吸风器。

2过滤设备

2.1转鼓过滤机

（1）转鼓真空过滤机

该机有刮刀式与折带式卸料方式。

图2.1为折带式卸料转鼓真空过滤机原理示意图。主要部件有水平放置的转鼓、料液槽、搅拌器、分配头。图2.2为分配头工作原理图。转鼓由若干个彼此

独立的小滤室构成，每个小滤室都以单独孔道与主轴颈端处的分配头连通，分配头内也被径向筋片分为四个室，它们分别与真空源或压缩空气相连通。运转时。只有分配头转动盘随转鼓一起旋转，转鼓上的小滤室将相继与分配头的四室相连通。该机的优点是：结构简单，自动连续操作，处理量大，洗涤良好，易保养，造价低。

（2）加压式转鼓过滤机

该机（见图2.3）具有加压状况下连续操作，良好密封性，可得到湿含量较低滤饼，效率高等特点。

2.2圆盘真空过滤机

该机结构示意于图2.4。将数个过滤圆盘装在一根水平空心主轴上组成真空过滤机。其优点是：（1）过滤面积大；（2）结构紧凑，占地少；（3）真空度损失小；（4）更换滤布简便，滤布消耗少；（5）采用侧面双面过滤，处理量大，效率高；（6）制造容易，造价低。

2.3带式真空过滤机

（1）移动室带式真空过滤机

该机结构如图2.5所示。其真空盒随水平滤带一起移动，并且过滤、洗涤、干燥、卸料、滤布再生同时进行。当真空盒移动到一定位置时，除去真空，迅速返回初始位置，再重新恢复真空，吸上滤带继续前进，以此循环往复动作。该机效率高，洗涤效果好滤饼厚度可调节，卸料方便，滤布可正反两面同时清洗，操作灵活，易维修。

（2）固定室带式过滤机 该机结构见图2.6。将真空盒与滤带间构成运动密封带在真空盒上移动。该机可以实现连续过滤效率提高节省能源。国内有关单位共同开发的型水平胶带式真空过滤机已成功地应用于裂化催化剂生产。

（3）连续移动盘带式真空过滤机

图2.3加压式转鼓过滤机 1-桶内；2-外筒；3-滤饼刮除处；4-隔板；5-滤液管；6-滤板 图2.4圆盘真空过滤机结构示意图

1-瞬时吹风系统；2-过滤盘；3-分配头；4-主传动；5-槽体；6-搅拌器 图2.5移动带式真空过滤机结构示意图

1-进料装置；2-洗涤装置；3-滤布导向器；4-清洗装置；5-驱动辊；6-切换阀；

该机结构见图2.7，将原来整体式真空过滤机改为由多个可以分合的小滤盘组成，小滤盘连结成一个环形带，滤盘可以和滤布一起向前移动，不必使用真空切换阀，控制更简单，作业可靠性增加，成本降低。

2.4板框压滤机

该机结构见图2.8，组成包括（1）液压压紧装置；（2）压紧板头板；（3）两侧面覆有滤布的板、框；（4）止推板（尾板）；（5）具有防腐性能的主梁。另外辅助装置有供气（供水）系统，供油站和控制柜等。板与框采用防腐材质（塑料、橡胶）与木材做成。该机设备结构简单，操作维修方便，推动力大，板框可采用隔膜压榨，滤饼湿含量低，造价便宜。但人工卸料，人工清扫更换滤布，劳动强度大。

2.5自动厢式压滤机

（1）滤布固定式自动厢式压滤机

该机结构如2.9图所示。其优点是：（1）采用厢式滤板便于卸料；（2）滤板压紧可实现自动保压；（3）设有滤液移动装置实现了自动拉板；（4）设有滤布振打装置，滤饼卸料完全；（5）设有滤饼清洗装置，可经常清洗滤布提高过滤效率；（6）设有电控系统实现操作程序自动控制。

我国有关单位共同开发的GXZ-100/1000型高压压榨全自动压滤机，结构见图2.10，已成功地应用于分子筛生产。

（2）滤布单行走式自动厢式压滤机

该机滤布自成体系见图2.11，由驱动装置带动滤布同时上下行走，滤饼卸除时，滤布张开角度大，易自动卸除，滤布在上升过程中内外均可得到清洗。 （3）滤布全行走式自动厢式压滤机

图2.12为该机结构示意图，图2.13为其工作原理图。卸料时板框组件打开。同时启动滤布驱动装置，滤饼从两侧排除。滤布全行走式自动厢式压滤机多为立式，占地少，采用逆流或顺流洗涤，洗涤均匀，效率高。 2.6带式压榨过滤机

图2.7；连续移动盘带式真空过滤机示

意图 图2.8；板框压滤机示意图 图2.9滤布固定式自动厢式压滤机示意图 1-止推板；2-滤板组件；3-主滤布；4-滤布振打装置；5-压紧板；6-滤板移动装置；

7-压紧装置；8-液压系统；9-滤液收集槽；10-滤液阀；11-进料口

图2.10GXZ-100/1000型高压压榨全自动压滤机结构简图

1-止推板组件；2-隔膜滤板组件；3-滤板组件；4-头块隔膜滤板组件；5-滤

布组件；

6-压紧滤板组件；7-管路系统；8-压紧装置；9-清洗振打装置；10-液压系统；

该机结构见图2.14，是一种借助于两条环绕在按顺序排列的一系列辊筒上的滤带，实现挤压脱水的压榨过滤机，具有结构简单，操作方便，能耗少，噪音低，处理量大，可连续作业等优点。我国已开发生产DY 型带式压榨过滤机。

2.7离心机

图2.15为三足式吊袋卸料离心机。该机结构简单，运转平稳，分离固数高，操作方便，辅助操作时间短，效率高。

随着科学技术的发展，新材料不断出现，过滤机应用领域不断扩大，新型过滤机不断开发，种类繁多，不再赘述。 3洗涤设备 洗涤可以在过滤机中完成，也可以在浆化罐与过滤机组合设备中完成，不同的洗涤方式有不同的洗涤设备。如带式真空过滤机宜选用并流置换洗涤，洗涤点固定，可以多点布置，多次对滤饼进行洗涤。对滤饼作为产品时，逆流洗涤方式

更为有效。带式真空过滤机和转鼓过滤机均可采用逆流洗涤方式。转鼓、圆盘、

带式真空过滤机还可采用再化浆洗涤方式。图3.1为带式真空过滤机并流洗涤流程图。图3.2为带式真空过滤机逆流洗涤流程图。图3.3为转鼓过滤机逆流再浆化洗涤示意图，滤液和洗涤排出液分别排出，洗涤排出液用于前一级过滤机的洗涤，而滤液用于前一级过滤机制备再生料浆。

4干燥设备

近年来干燥技术和设备发展很快。干燥设备按不同准则可分为：第一类按传热方式划分，有传导加热、对流加热、辐射加热及微波、介电加热。冷冻干燥可认为是传导加热类型的一种特殊情况。第二类按干燥器类型划分有托盘、转鼓、

图2.11ISD 型压滤机滤布组装图 1-压紧板；2-止推板；3-返程滚子；4-内清洗管；5-外清洗管；6-锥齿轮；7-导向轮； 8-滤布；9-滚子链；10-末块滤布图2-12；滤布全行走式自动厢式压滤机 1-定压板；2-滤浆阀；3-空气阀；4-洗涤阀；5-立柱；6-张紧装置；7-过滤装置； 8-导向辊；9-滤布；10-框架；11驱动装置；12洗涤装置；13-基座；14-图2.13压滤机工作原理 a-过滤；b-压榨；c-卸饼；1-滤板的上面部分；2-筛板；3-容纳滤液的空间；4-滤板的下面部分；5-滤室；6-弹性压榨膜；7-滤布；8-加料管；9,10,13-管子；11-排液管；12-容纳压榨水的空间 图2.14DY 型带式压榨过滤机结构示意图

1-泥药混合器；2-托轮；3-泥耙；4-布泥板；5-导向辊；6-上滤带；7-上滤带调整辊；8-上冲洗箱；9-传动辊；10-上气动张紧辊；11-上刮泥板；12-脱水后的泥饼；13-下刮泥板；14-公用手动滤带调整辊；15-压榨辊；16-大压榨辊；17下滤带；18-下冲洗箱；19-下滤带调整辊；20-下气动张紧辊；21-下滤带手动调整辊； 图2.15三足式吊袋卸料离心机 1-机壳；2-转鼓；3-主轴部件；4-驱动装置；5-制动装置；6-机座部件；7-大径滤布筒；8-小径滤布筒

图3.1带式真空过滤机并流洗涤流程

图 图3.2带式真空过滤机逆流洗涤流程

流化床、气流和喷雾干燥。按照产品在设备中的停留时间分类则停留时间短[＜1min]的有闪蒸、喷雾、转鼓干燥器，停留时间长[＞1h]的有隧道、小推车及带式干燥器等。

4.1厢式干燥器

图4.1为使用轴流风扇的厢式干燥器。厢式干燥器可分为：水平气流厢式干燥器，穿流气流厢式干燥器，真空厢式干燥器，隧道式干燥器，网带式干燥器等。厢式干燥器宜用于常更换产品，价高的成品或小批量生产等。但干燥时间长对于物料量大的，所需设备容积也大，劳动强度大热效率低（40%左右），产品质量不够稳定。

4.2转筒干燥器

图4.2为转筒干燥器工作原理图。该种干燥器可分为直接加热式、间接加热式和混合加热式等三种形式。它具有生产能力大，连续生产，结构简单，操作方便等优点。但设备庞大，一次性投资大安装拆卸困难，热效率低。

4.3转鼓干操器

这是一种以传导传热方式使物料加热的干燥器，示意于图4.3有三种形式，单鼓、双鼓和多鼓干燥器，料液粘度高或低的都能干燥，热效率高（80%-90%），能得到均匀的产品。

4.4卧式桨叶式干操器

应用最广的是楔形桨叶式干燥器，见图4.4。图4.5为双轴桨式干燥器结构

示意图。该器具有设备结构紧凑，装置占地小，热效率高（

80％-90%），物料适应性广，产品干燥均匀等优点。

4.5带式干燥器

图4.1使用轴流风扇的厢式干燥器 1-保温层；2-电加热；3-料盘；4-风扇 图4.2转筒干燥器工作原理简图 图4.4W 型楔形桨叶式干燥器基本结构图

1-W 型槽体；2-空心热轴；3-上盖；4-轴承及填料箱；5-夹套；

6-楔形桨叶；7-齿轮；8-减速装置；9-旋转接头；10-链轮

图4.5双轴桨叶式干燥器结构示意图

图4.6、图4.7分别为单级带式干燥器结构透视图、操作原理图。可分为单级、多级和多层带式干燥器，冲击式带式干燥器等。带式干燥器结构简单，安装方便，故障率低，便于维修，但占地多，运行时噪音较大。

4.6振动流化床干操器

该器内的物料在空气分布板上跳跃前进，料层薄，不断翻动，快速干燥，结构见图4.8，由于施加振动，可使最小流化气速降低，因而可显着地降低空气需要量，降低粉末夹带量，可方便地由调节振动参数来改变物料在干燥器内停留的时间。但振动产生噪音，个别零件寿命短。

4.7喷雾干燥

图4.9为喷雾干燥的典型流程。

4.8气流干燥 这是一种连续式的高效固体流态化干燥方法，其基本流程见图4.10。该种干燥方法具有干燥强度大、干燥时间短、热效率高等特点但动力消耗大尾气除尘要求高。

4.9盘式连续干燥器

该器是高效节能的干燥设备，其结构和工作原理分别见图4.11、图4.12，

该器热效率高能耗低，干燥时间短，但不适用于粘稠或膏状物料的干燥。

4.10组合式干燥器

物料首先通过第一个干燥器，使其湿含量降到某一值然后，再经过第二个干燥器，使物料含水率达到要求。常见的有气流流化干燥器，喷雾流化干燥器，喷雾气流干燥器，流化移动床干燥器等。

当然还有其他新型干燥器，其原理基本与上述种类干燥器相似，但对某些部位作了改进，优化其综合性能使物料适用性更广泛。例如旋转闪蒸干燥器，经加热的空气以一定的喷动速度从干燥器底部进入搅拌破碎干燥室，对物料产生强烈的剪切、吹浮、旋转作用，使物料受到离心、剪切、碰撞、摩擦而被微粒化，形

图4.7单级带式干燥器操作原理图

图4.8我国生产的两种对流型振动流化床 1-振动给料机；2,8-过滤机；3,7-给风机；4-换热器；5-旋风除尘器；6-排风机；9-

干燥产品出口；10-空气入口；11-空气出口；12-上盖；13-机体；14-隔振簧；15-振动电机；16-进料口 图4.9喷雾干燥的典型流程图 a- 旋转式（轮式）雾化器；b-喷嘴式雾化器； 1-料罐；2，11-过滤器；3-泵；4-雾化器；5-空气加热器；6-鼓风机；7-空气

分布器；8-干燥室；9-旋风分离器；10-排风机 图4.10气流干燥基本流程图

1-抽风机；2-袋式除尘器；3-排风管；4-旋风除尘器； 5-干燥管；6-旋转加料器；7-加热器；8-鼓风机

图4.12干燥器工作原理图 1-耙叶；2-耙臂；3-主轴；4-物料；5-小加热盘；6-大加热

图4.11盘式连续干燥器结构简

图

1-物料进口；2-废弃出口；3-耙

成较大的比表面积，强化了传质传热。在干燥室底部，较大较湿的颗粒团在搅拌的作用下被机械破碎，颗粒较小的物料被旋转气流夹带上升，进一步干燥并被分级。旋转闪蒸干燥器对粘稠、膏状分子筛滤饼干燥也取得成功。

5压缩成型设备

5.1旋转式压片机

旋转式压片机工作原理见图5.1。通过上、下冲头在冲模内上、下运动对粉料进行压缩成型。在转盘上开有很多模孔每个模孔上、下各有相应的上、下冲头每个上、下冲头都有上压轮及下压轮使其下、上运动。转盘旋转时，上、下压轮在一定轨道上升降运转，迫使上下冲头升降，而达到压片目的。旋转式压片机可连续压片，其效率比单一压片机高很多。

5.2对辊式压块机

图5.2示出对辊式压块机简图。两根直径相同的轮辊之间留有一定间隙，两轮以相同转速做相反旋转，轮辊表面上有规则地排列许多形状、大小相同的穴孔，两轮辊呈水平布置。成型粉料从两轮辊上方连续均匀地加入，靠自重或强制喂料进入两轮辊之间，物料先是做自由流动，从轮辊表面的某点起失去其自由流动的性质，被轮辊咬入，随着轮辊的连续旋转，物料占有的空间逐渐减小因而逐渐被压缩，成型压力达到最大值，随后成型压力则逐渐降低。所压得的团块（球型）因弹性回复而产生尺寸增大，团块与穴孔壁的贴合受到破坏加上其本身的重量而顺利地脱落。

6 挤出成型设备 6.1螺杆挤条机

它有水平式、垂直式、单螺杆及双螺杆等型式。图6.1是水平式双螺杆挤条

机示意图，图6.2是垂直式螺杆挤条机示意图。双螺杆挤条机主要部件有：

（1）螺杆

螺杆为等外径、等根径、等螺距的连续螺纹，两种螺杆分别为左、右旋，对转。在螺杆向前输送物料的同时，两螺杆根部互相“清理”将物料进一步混合，防图5.1旋转式压片机工作原理图

1-料斗；2-上冲头；3-下冲头；4-上压轮；5-下压轮；6-刮刀；7-质量调节轨道； 8-小齿轮；9-涡轮蜗杆；10-传动皮带；11-缓衡装置

图5.2对辊式压块机简图 图6.1水平式双螺杆挤条机

止物料因混合不均而致抱杆。螺杆材料选用3CrL13，设计要求表面辉光离子氮化处理。

（2）筒体

筒体是由两个大半圆组对而成，外有方形冷却水套，形状见图6.3。其作用是使物料在较低温度下成型防止温度高使条不够光滑、不匀整及物料因失水硬化造成堵塞孔板。筒体材料为2Cr13，其内表面设计要求辉光氮化处理或喷涂一层钻基合金，以提高耐磨性。

（3）孔板

孔板的厚度、孔径、开孔面积及材质与生产能力有关。孔板加工很关键，必须达到制造精度要求，采用先进激光加工，也可采用较经济的电火花加工工艺。三叶形催化剂截面形状见图6.4。孔板开孔尺寸示例见表5。孔板材料为2Cr13。为了降成本，也可采用工程塑料为材质的组合式孔板。 6.2柱塞型挤条机 柱塞型挤条机由驱动机构推动活塞（冲头）往复运动，将物料在模槽中向前推进，压实，从前端孔板模具处挤压出圆柱形或环形条状物。图6.5为水平式柱塞型挤条机示意图。曲轴带动多个冲头，有双模、三模和四模的结构。也有立式柱塞型挤条机可由圆柱万能液压机作为驱动机构，机头装有孔板，向下挤出圆柱形条或三叶形条。 6.3滚轮挤条机

滚轮挤条机是利用两个互相啮合的旋转齿轮，齿轮的齿底钻有所要成型状的很多小孔，当粉体从上部送到两个轮辊子上后，由于齿轮的啮合力而通过一个齿轮的齿顶将粉体从另一个齿轮的齿底小孔挤出，齿轮既起辊子挤压作用，又起模头作用，在齿轮内侧装有刀具，将条状物切割成一定长度的产品。图6.6为滚轮挤条机多种设计形式。

表1三叶草形孔板的开孔尺寸

图6.2垂直式螺杆挤条机

1-挤压螺杆无极调速；2-物料入口；3-冷却水出口；4-冷却水入

口； 5-给料螺杆无极调速；6-钢丝割刀无极调速；7-旋转钢丝割刀；

图6.3筒体断面示意图 图6.4三叶草催化剂的截面形状

图6.5水平式柱塞型挤条机示意图

6.4环滚筒式挤条机

环滚筒式挤条机工作原理见图6.7。它的基本组成是一个转动并钻有许多小孔的圆筒形模子，在这模子内部有多个压滚，进料落在有压滚的位置。每当转动时物料被压进模子的小孔，由于物料通过小孔的摩擦作用提供了压实需要的阻力，在模子外面挤出圆柱形条状物，通过与模子表面保持固定距离的刀片切断条。图6.8为水平式环滚筒式挤条机，图6.9为垂直式环滚筒式挤条机。

6.5轮碾机

配套的捏合设备常见的有螺杆机、轮碾机、双轴混捏机等。轮碾机是通过荷重的两个碾轮圆周运动不断地把料盘中的物料捏合、压实，同时装在轮子附近的刮刀使盘底物料不断翻炒，经过一定时间的捏合使物料碾压成良好的可塑形态湿料团。在料盘上方有喷淋管可洒入水、胶溶剂，间歇操作。该机见图6.10。 6.6双轴混捏机 双轴混捏机料槽内装有两根旋转方向相反的扭曲轴，粉体与水、胶溶剂进入槽内经宽又重的双轴不断翻动敲打、碾压捏合一定时间后即成为可塑性较好的料团。当槽体转动时卸料。该机见图6.11。

6.7混捏－挤条连续生产机

长岭炼化公司催化剂厂与国内研究单位共同开发捏合--挤条连续生产线。包括粉体、助剂自动计量，双螺杆机捏合、垂直式螺杆挤条机及干燥带等配套设备。

6.8转鼓切粒机

配套的切粒设备常见的有旋转钢丝切粒，刀片切粒及转鼓切粒机等。常见的垂直式挤条机宜采用钢丝切粒；水平式挤条机在一定距离处装有上、下往复移动的刀片切粒。

图6.8水平式环辊筒式挤条机 1- 粉料；2-螺杆输送机；3-混炼机

4-挤出机；5-产品 图6.7环滚筒式挤条机工作原理图 1-撑柱；2-压辊；3-摸头；4-刀片；5-产品 图6.9垂直式环辊筒式挤条机

1-撑柱；2，10-产品；3-喂斗； 4-进料室；5-排出叶轮；6-压滚；

图6.10碾轮机示意图

1-料盘；2-碾轮；3-十字头；4-刮

刀

图6.11双轴混捏机

图6.12转鼓切粒机示意

图

转鼓切粒机由圆筒形转鼓、内装的托板与刀片组成圆筒安装在托辊上圆筒与刀片各由电机带动。需切粒的条状物料由圆筒一侧上口加入转动圆筒把条状物料带到最高点下落时，被转动的刀片切断。影响切粒效果的主要因素除刀片结构、刀片转速、转鼓转速外关键是控制好被切条状物的固含量，可保证出粉率低。固含量低时，条软，不易控制好出条长度（3-8mm）；固含量高时，切条时粉化严重，影响收率。图6.12为转鼓切粒机示意图。切粒条件的影响见表2、表3、表4比转鼓切粒机结构简单，易于制造，易调节操作参数。

表2低转速比下的切粒结果

表3高转速比下得切粒结果

表4切粒过程的粉化情况

7转动成型设备转

7.1盘式滚球机

该机结构示意图见图7.1。在倾斜的转盘中某部位加入粉体原料，同时在盘上方通过喷嘴喷入适量水（或粘结剂），事先制作或引人直径0.5-1.0mm小球作“种子”，在转盘中粉体由于摩擦力及离心力作用，被升举到转盘上方挡板处，然后又借重力作用而滚落在转盘下方。通过不断转动，像滚雪球似的，最后成长为所控制大小的球粒排出转盘，必要时装设防尘罩。

转盘中物料的运动见图7.2示意。在转盘正常运转时，可清晰见到有明确界限的三部分α、β、γ。其模型见图7.3。γ部位是加入粉体，与正在成长的球粒混合，其水含量较低，其中一部分和成长的球粒相结，另一部分由于局部喷入过量粘结剂（或水）和附近粉体结合形成“种子”并进一步成长。β部位呈月牙形，喷入粘结剂时得到最稳定状态，球粒处于大量成长与压实阶段，加入粉体一边长“种

图7.1转盘式滚球机结构示意图

子”，一边出料，为连续生产的最佳位置。α部位球粒进一步被压实，固结随球粒长大至一定大小时在溢流区域不断地从转盘边缘抛出。

偏铝酸钠－硝酸法干胶粉在直径800mm 转盘滚球机上的试验表明粉体加入位置以γ部位中部偏下最合适。粉体在此加入后立即贴着盘底顺着转动方向运动到盘上方挡板处在β部位均匀散开这样既避免了粉体在α部位与已成长为所要求大小球粒相接触，又保证粉体均匀分散，使运转保持平衡状态。有时当喷入粘结剂过量时也在α部位添加少量干粉，以免球粒沾连。经验也表明，粘结剂的加入位置以β部位中部偏上最合适但要注意与挡板的距离不要太近否则小球会粘附在大球表面。总之，粘结剂与粉体加入位置根据球的成长情况加以调节。 通常转盘直径取D(m)转盘深度H 取0.1-0.25D,转盘倾角45-56°最好。此范

围时，转速N=14-16D 。生产厂家会提供各种规格设备的技术参数供用户选择。

上述转盘式滚球机可生产2-3mm 到7-8mm 的球形颗粒。但另一类转动成型设备，为不锈钢材质的转动糖衣锅，可生产0.2-1mm 的微小球粒，在医药药丸及催化剂载体生产上广泛应用。两者的原理基本相似。

7.2转筒式成球机

转筒式成球机见图7.4。圆形筒体支承在托轮上，由大齿轮传动筒体倾角很小，粉体从高的一端加料槽中加入筒内物料连续不断地被筒体翻动，并与喷入的粘结剂接触，借圆筒的回转不断前进，粒子不断长大，最后较大的球粒从低的一端排出。

7.3整形机

潘家帧等开发了挤条滚球法制造球形微丸的专利设备。它有两种不同的机理。从挤条机出来的条状物料被整齐地切断成圆柱形。其高度与圆柱体直径大体

相等或稍长一些，成型过程中圆柱体的两端棱角被墩圆，再被墩成哑铃，然后墩

成椭球形，再滚制成圆球，见图7.5（a ）。另一种机理认为经切断后的圆柱形物料被墩弯，在剪切力的作用下中部受到剪变细，然后破断，再被墩成球，见图

7.5（b ）球形微丸造粒机工作示意见图7.6。经挤条机挤成的条状物。在球形微

图7.2转盘造粒物料运动示意图

图7.3转盘造粒机理示意图 图7.4转筒式成球机

1-圆筒；2-喷嘴；3-出料器；4-滚圈；5-大齿轮；6-托轮；7-减

速机

丸造粒机中切断，并进行高速滚制，颗粒在转盘上运动见图7.7示意，不断滚制中将颗粒墩圆。该设备生产能力大，效率高，设备费用，低可以生产粒径0.2-3mm 、球粒大小均一、圆球度好、表面光洁的球形微丸微粒。

8浸溃操作单元设备

工业生产上浸渍操作单元设备大都为专用设备，工厂自行设计、制造。甚至有的浸渍工艺和专用设备组合成专利技术与商业秘密。

8.1过饱和浸渍

1间歇式浸渍

工业生产常采用一定容积的搪瓷罐或不锈钢罐作为浸渍罐，结构见图8.1。载体经称重后放入罐内，浸渍液来自计量罐，从罐上部进口管线分几层多路快速

进入，浸泡载体，在一定的浸渍条件（温度、时间、液固比等）下完成浸渍操作。浸后残液从罐底部流至贮罐。浸渍后的催化剂待滤出浸渍液后进入干燥设备（有的操作在罐内进热风干燥）。

2连续式浸渍

（1）吊篮浸渍

载体计量后放入耐腐蚀的栅形吊篮中，其连接在传动带上慢速地送到浸渍槽中，吊篮浸泡在浸渍液里停留，一定时间，以保证金属负载量，然后吊篮随传送带送出浸渍槽，边走边滤出残留的浸渍液，输送到倾斜装置处卸出催化剂。流程示图8.2。

（2）网带浸渍

载体经皮带秤计量后进入网带上扁平的料盘，料盘底部为不锈钢网，若干个

料盘连接起来形成带状。由传动装置使网带慢速运行。当料盘往下运行进入浸渍槽后，保证浸渍时间，然后料盘往上运行，滤尽浸渍残液，在网带转折处卸出催化剂颗粒。料盘随下层网带运行回到进料处，整个机组可用微机控制。浸渍液自成系统由计量罐加入浸渍槽。定时采样分析浸后液浓度，低于工艺指标时人工切图7.5球粒造粒的基本原理 图7.6球形整粒机

1-挤出成形物；2-整粒盘； 3-整粒产品出口 图7.7颗粒在圆盘上的滚动轨迹 图8.1浸渍罐

换，浸后液放入贮罐进行回用。由于浸渍液浓度的在线分析技术难度大，国内生产厂浸渍液系统尚未实现自动控制。流程示意见图8.3。

（3）滚筒浸渍

载体经皮带秤计重与计量的浸渍液同时顺流进入滚筒浸渍机，机内由叶片组成若干隔槽，由传动装置使滚筒慢速旋转。载体在隔槽内浸泡在浸渍液中，又不断往前输送到出料口，与浸渍液同时出来。经固液分离后，催化剂进人下一干燥工序，浸后液回入贮罐，由泵循环至浸渍液调配系统，整个机组自动控制。流程示意见图8.4。 8.2饱和浸渍 此法原理是将浸渍液不断喷洒（喷淋）在翻腾的载体上，液固相充分混合，使浸渍液全部负载在载体上，没有过剩的浸渍液。根据载体量和吸水率控制好浸渍液体积，在一定的液固比下使载体完全被浸渍液润湿又保证催化剂中活性组分的含量；而且载体在转动的容器内翻腾，能使浸渍液均匀地喷洒在载体颗粒上，但要保证催化剂颗粒（尤其条状）翻腾时磨损少，粉化率低，这些是饱和浸渍的技术要点。工业生产中常用的饱和浸渍操作设备有转鼓机（见图8.5）、混料机（见图8.6）、滚球机（见图8.7）。上述设备均间断操作。

8.3流化床浸渍

这是一种喷淋浸渍法，将浸渍液直接喷洒到流化床中处于流化态的载体上，在流化床内依次完成浸渍、干燥、分解和活化过程。在流化床内放置一定量的多孔载体颗粒，通入气体使载体流化，再通过喷嘴将浸渍液向下或切向喷入床层，负载在载体上。当溶液喷完后，再用热空气对浸渍后载体进行流化干燥，然后升

高床温使负载盐类分解，最后用高温烟道气活化催化剂。活化后鼓入冷空气进行

冷却，再卸出催化剂。流程示意见图8.8。流化床浸渍法适用于多孔载体浸渍。

有制备丁烯氧化脱氢等催化剂的成功经验具有流程简单、操作方便、周期短、劳图8.3网带浸渍流程图

1-从动轮；2-网带；3-支架；4-浸渍槽；5-滚轮；6-托轮；7-主动轮 图8.4滚筒浸渍流程示意图 1-载体输送带；2-传动齿轮；3-筒体；4-托轮；5-固液分离；6-浸后条输送带 图8.5饱和喷淋浸渍转鼓机简图

1- 对称圆锥筒体；2-齿轮；3-皮带轮；4-电动机；5-机架 图8.6混料机 1-搅拌机；2-筒体；3-

动条件较好等优点也存在着催化剂成品收率较低（80％-90％）、易结块、不均匀等问题有待完善。

9焙烧设备

不同的催化剂制备工艺要求选择不同类型的焙烧设备。其种类按操作状况可分为间歇式和连续式；按工作温度可分为中温焙烧炉（工作温度在800℃以下）和高温焙烧炉（工作温度在800℃以上直至1600℃左右）；按加热方法可分为电加热炉和烟道气加热炉；按供热量的方式可分为辐射式、接触式、对流式；按构造可分为厢式、带式、圆筒式、回转式、隧道窑式。

9.1厢式焙烧炉

炉室长方形，外壳由铁板制成，内衬耐火砖及保温材料，由电加热，尾部有自然抽风烟囱，其示意见图9.1。物料放在料盘底部为不锈钢（板）网，数排料盘堆放在小车上，炉内底板上装有轨道，便于小车进出移动。厢式焙烧炉构造简单，操作方便，设备可靠，但间歇操作，劳动强度大，生产能力低。

9.2回转式焙烧炉

催化剂制备过程中较普遍使用的回转式焙烧炉，可用烟道气直接加热、烟道气间接加热（筒体伸入焙烧室内旋转）和电间接加热。图9.2为其示意图。该种炉连续生产处理能力大，构造简单。运行时不能突然停电以免较长筒体变形。 9.3网带式焙烧炉 由不锈钢编成网带及电加热隧道两部分组成，网带宽度800-1000mm ，带

速5-20m/h ，图9.3为其示意图。该种炉连续生产,温度好控制,温度分布均匀，适合于颗粒状物料焙烧。

9.4隧道窑

窑体由钢板制作，高铝耐火砖衬里，用刚玉异形砖筑成两条轨道，数节料车带滑盘嵌在刚玉轨道上加热元件放在隧道两侧。窑长一般在12-13m ，分预热

图8.8流化床浸渍法流程示意图 1-加热器；2-锥形流化床；3-废气排出管；4-套管式

喷嘴； 5-载体加料口；6-卸料口；7-浸渍液加入口 图9.2回转式焙烧炉

1-双排套筒滚珠链；2-链轮；3-减速箱；4-滑差电机；5-进料箱；6-端面密封； 7-大齿轮；8-转筒；9-挡轮部件；10-滚圈；11-炉膛；12-砌体；13-上鞍座；

14-平滚圈；15-下鞍座；16托轮部件；17-出料箱

图9.3网带式焙烧炉

段、焙烧段、冷却段，如图9.4所示。该种窑可连续也可间歇进出料，操作灵活，适于颗粒状催化剂高温焙烧，如蜂窝状催化剂。

9.5立式管式炉

不锈钢圆筒炉体，壳外有烟道气保温层，热风由底部进入，上部排出，恒温段有四层，每层1m高。物料从顶部漏斗加入不断向下移动每小时出料1次。如图9.5所示。该种炉结构简单，操作方便，温度分布均匀，处理能力大，不宜湿料与粉料焙烧。

图9.4隧道窑

1-底座；2-摆渡车；3-支架；4-冷却段炉体；5-外轨道；6-测温点；

7-冷却段底座；8-加热段底座；9-加热段炉体；10-炉车；11-料钵；

12-炉车彻体；13-炉车小轮；14-测温点；15-电动机；16-推进机构；

17-预热段炉体；18-减速箱；19链轮；20套筒滚珠链；21烟囱