專利名稱：旋轉(zhuǎn)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，采用旋轉(zhuǎn)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)行過廣泛的研究，其工藝路線大致可分為兩類一是壓制燒結(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(Topsoe)公司、瑞士卡薩里(Casale)公司、英帝國化學(xué)(ICI)公司都采用這種方法，以及蘇聯(lián)的盤式造粒機(jī)成球，在1350℃氦氣中燒結(jié)也屬于這類工藝。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。如鄭州大學(xué)的機(jī)械分散和流體分散法成球工藝(專利申請?zhí)朇N85101604A，CN85101606A)，這類方法比前敘之方法簡化了工藝，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)工費(fèi)時(shí)，產(chǎn)品成本及電耗仍較高。此外，在該工藝過程中，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)動過程中斷裂成球的原理及其運(yùn)動規(guī)律的基礎(chǔ)上，采用簡易并能實(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流入旋轉(zhuǎn)造粒噴頭3內(nèi)，噴頭3為錐體形，其錐角為4°～16°、噴頭3上的噴孔5的直徑為0.002～0.012米、轉(zhuǎn)速200～500轉(zhuǎn)/分，噴頭3離出料口2的距離＜2米、離造粒塔4或冷卻池4液面距離＜2米，通過噴頭3上的噴孔5將催化劑熔漿均勻噴灑成多股細(xì)流，在轉(zhuǎn)動條件和重力作用下，細(xì)流很快斷裂成滴，依靠其自身凝聚力收縮成球。該球體顆粒在造粒塔4內(nèi)一定流速(小于懸浮速度)的逆向氣流懸托下按螺旋線軌跡降落，同時(shí)被氣流冷卻，然后輸送到分級篩;或直接落入冷卻池4中的水或其它溶液中進(jìn)行急劇冷卻，通過分離設(shè)備將球和溶液分開，經(jīng)熱處理后送至分級篩，成為各種不同粒度等級的球形催化劑成品。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于采用旋轉(zhuǎn)造粒噴頭分散，使從電熔爐出料口流出的流速和流量都變化的單股熔融物液流，通過旋轉(zhuǎn)造粒噴頭上的噴孔，變?yōu)榱髁恳欢ǖ亩喙杉?xì)流而均勻噴灑造粒成球，因而所獲球形催化劑粒度均勻，成品得率特別高(直徑大于0.002米的可達(dá)90%以上)，從而大大降低了催化劑生產(chǎn)的電耗和成本，與現(xiàn)有成球技術(shù)相比，電耗可降低30%以上，單爐生產(chǎn)能力可提高50%左右。同時(shí)可以根據(jù)需要，通過改變噴孔直徑很容易制得所需的各種不同粒度的催化劑。本發(fā)明的工藝不僅適用于前述現(xiàn)有技術(shù)的濕法冷卻(落入水或溶液中)，而且還適用于干法冷卻(在造粒塔中被氣流冷卻)。即從噴孔中噴出按螺旋線軌跡降落的球體顆粒，在造粒塔內(nèi)逆向氣流作用下緩慢下落，同時(shí)被氣體冷卻，因而不需熱處理工序，由此所制得的球形顆粒完整而無缺口，成品形狀因子接近1，強(qiáng)度高，阻力特別小，并有效地避免了機(jī)械分散和流體分散法(濕法冷卻)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，受水面撞擊形成缺口而降低形狀因子和機(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，旋轉(zhuǎn)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流入旋轉(zhuǎn)造粒噴頭3內(nèi)，通過噴頭3上的噴孔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，旋轉(zhuǎn)造粒噴頭3的錐體錐角10°，噴孔5直徑0.004米，轉(zhuǎn)速325轉(zhuǎn)/分，出料口2至噴頭3距離＜2米，實(shí)驗(yàn)時(shí)加混合料6.0千克，出爐4.3千克，得成品4.038千克(直徑＞0.002米)，成品得率93.9%、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，采用旋轉(zhuǎn)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(見附圖1)，旋轉(zhuǎn)造粒噴頭3的錐體錐角為4°～16°、噴頭3上的噴孔5的直徑為0.002～0.012米、轉(zhuǎn)速200～500轉(zhuǎn)/分、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)明是旋轉(zhuǎn)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、旋轉(zhuǎn)造粒噴頭噴灑成球、氣流或水或溶液冷卻等工藝過程。本發(fā)明的成品率＞90％，生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡單，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B01J23/78GK1043272SQ8810872
公開日1990年6月27日 申請日期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, 胡樟能, 蔣祖榮, 孫土金, 李巖英, 徐如玉, 蔣和英 申請人:浙江工學(xué)院