專(zhuān)利名稱(chēng)：固定造粒噴頭噴灑制備球形氨合成催化劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種催化劑的制備方法，采用固定造粒噴頭噴灑成球工藝，特別適用于氨合成催化劑的制備。
在本發(fā)明作出之前，人們對(duì)氨合成催化劑的成形(球形或其它規(guī)則形)方法曾進(jìn)行過(guò)廣泛的研究，其工藝路線(xiàn)大致可分為兩類(lèi)一是壓制燒結(jié)成形法，即采用熔融、凝固、冷卻、粉碎、壓制成形，再經(jīng)燒結(jié)而成。例如丹麥托普索(Topsφe)公司、瑞士卡薩里(Casale)公司、英帝國(guó)化學(xué)(ICI)公司都采用這種方法，以及蘇聯(lián)的盤(pán)式造粒機(jī)成球。在1350℃氦氣中燒結(jié)也屬于這類(lèi)工藝。它們的不足之處是工藝復(fù)雜、能耗和成本很高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。二是一步成形法，即采用熔融、分散、冷卻、熱處理、篩分的工藝路線(xiàn)。如鄭州大學(xué)的機(jī)械分散和流體分散法成球工藝(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朇N85101604A，CN85101606A)，這類(lèi)方法比前敘之方法簡(jiǎn)化了工藝，但是由于采用撞擊或沖擊分散，所得催化劑顆粒大小不均，產(chǎn)品形狀因子較小。未成球的碎片及細(xì)末(不能供工業(yè)使用的微球)較多，因而成品得率不高(50～70%)，而且需經(jīng)人工挑揀、費(fèi)時(shí)費(fèi)工，產(chǎn)品成本及電耗仍較高。此外，在該工藝過(guò)程中，因有大股高溫(1550℃左右)熔融物沖入水或溶液中，極易發(fā)生強(qiáng)烈爆濺，危及人身和設(shè)備安全。
本發(fā)明的目的是在詳細(xì)研究液流在降落運(yùn)動(dòng)過(guò)程中斷裂成球的原理及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，采用簡(jiǎn)易并能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的工藝和設(shè)備，高效地生產(chǎn)球形氨合成催化劑。
本發(fā)明的制備球形氨合成催化劑的方法是先將精選磁鐵礦、氧化鋁、硝酸鉀、碳酸鈣等原料，按一定比例混勻后，置入電熔爐1中熔融，出料時(shí)，電熔爐中的催化劑熔漿經(jīng)出料口2流入固定造粒噴頭3，通過(guò)固定造粒噴頭3底部的噴孔5將從電熔爐1中流出的流速和流量都變化的單一流股，變?yōu)榱髁亢土魉俣家欢ǖ亩喙杉?xì)流噴灑而下，依靠其自身的凝聚力縮成球。固定造粒噴頭3采用簡(jiǎn)單的機(jī)械方法固定，它離出料口2的距離＜2米、離造粒塔4或冷卻池4的液面距離＜2米、噴孔5的直徑為0.002～0.014米。從噴孔5噴灑出的球體顆粒在造粒塔4內(nèi)一定流速(小于懸浮速度)的逆向氣流懸托下緩慢下降。同時(shí)被氣流冷卻(干法冷卻)，然后輸送到分級(jí)篩;或者直接落入冷卻池4中的水或其它溶液中進(jìn)行急驟冷卻(濕法冷卻)，通過(guò)分離設(shè)備將球和溶液分開(kāi)，經(jīng)熱處理后送至分級(jí)篩，成為各種不同粒度等級(jí)的球形催化劑成品。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于采用固定造粒噴頭分散，使從電熔爐中流出的流量和流速都變化的單一流股通過(guò)固定造粒噴頭底部一定大小的噴孔，變?yōu)榱髁亢土魉俣家欢ǖ亩喙杉?xì)流，均勻噴灑而下，利用它本身的凝聚力收縮成球，因而所獲球體顆粒粒徑均勻，沒(méi)有未成球的碎片，成品得率特別高(直徑大于0.002米的可達(dá)80%以上)，從而大大降低了催化劑生產(chǎn)的電耗和成本，同時(shí)通過(guò)改變噴孔直徑，極易制得所需要的各種不同粒度的催化劑。
本發(fā)明的另一特點(diǎn)是由于固定造粒噴頭的噴灑半徑很小(與噴頭內(nèi)徑相近)，因而所需的造粒塔塔徑很小，這樣在造粒塔內(nèi)可以造成很高的逆向氣流(而消耗動(dòng)力很小)，自噴頭噴灑下來(lái)的球體顆粒在高速氣流的作用下緩慢下降，同時(shí)被氣流快速冷卻，所制得的球形顆粒完整而無(wú)缺口，成品形狀因子接近1，機(jī)械強(qiáng)度高，在使用中阻力特別小，從而有效地避免了濕法成球(CN85101604A、CN85101606A)中球體顆粒在外表凝固而內(nèi)部仍未凝固的狀態(tài)下落入水或溶液中，受液面撞擊形成缺口而降低了形狀因子和機(jī)械強(qiáng)度的缺點(diǎn)，同時(shí)舍去了熱處理和揀球工序，消除了高溫爆濺的發(fā)生。簡(jiǎn)化了工藝，實(shí)現(xiàn)了安全、高效生產(chǎn)的目的，降低了電耗和成本。
附

圖1，固定造粒噴頭工藝流程示意圖將原料混勻后，置入電熔爐1中，出料時(shí)經(jīng)出料口2流入固定造粒噴頭3內(nèi)，通過(guò)噴頭3底部的噴孔5，將熔漿分散成多股細(xì)流，降落到造粒塔或冷卻池4中。
實(shí)施例本發(fā)明流程(見(jiàn)附圖1)實(shí)驗(yàn)用電熔爐變壓器50千伏安，電熔爐0.3×0.2×0.2米3，固定造粒噴頭3到出料口2的距離＜2米。噴孔5的直徑0.004米，實(shí)驗(yàn)時(shí)加混合料5.0千克，出爐3.421千克，得成品(直徑大于0.002米)2.88千克，成品得率84.2%，產(chǎn)品活性和機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到工業(yè)使用要求。
權(quán)利要求
1.一種由精選磁鐵礦、硝酸鉀、氧化鋁、碳酸鈣等為原料，制造球形氨合成催化劑的方法。本發(fā)明的特征是將原料按一定比例混合均勻后，置入電熔爐1中熔融，采用固定造粒噴頭3噴灑造粒，在造粒塔4中被逆向氣流冷卻或直接落入水或溶液中冷卻的工藝，制造球形氨合成催化劑(見(jiàn)附圖1)，噴孔5的直徑為0.002～0.014米，離電熔爐出料口2的距離＜2米離造粒塔頂或冷卻池4的液面距離為＜2米。
全文摘要
本發(fā)明是固定造粒噴頭噴灑工藝制造球形氨合成催化劑的方法。采用以精選磁鐵礦、氧化鋁、硝酸鉀、碳酸鈣等為原料，經(jīng)電熔爐熔融、固定造粒噴頭噴灑成球、氣流或水或溶液冷卻等工藝過(guò)程。本發(fā)明的成品率＞80％，生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，與現(xiàn)有成球技術(shù)相比，可降低電耗30％以上，單爐生產(chǎn)能力可提高50％左右。產(chǎn)品成本低、阻力小、強(qiáng)度高、活性好、生產(chǎn)每噸氨可節(jié)電20度以上，能提高合成塔生產(chǎn)能力10～20％。
文檔編號(hào)B01J37/08GK1043271SQ8810872
公開(kāi)日1990年6月27日 申請(qǐng)日期1988年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月17日
發(fā)明者劉化章, 李巖英, 孫土金, 蔣祖榮, 胡樟能, 徐如玉, 蔣和英 申請(qǐng)人:浙江工學(xué)院