一种用于氧化物滴球成型的滴球器 【技术领域】
本发明为一种固体浆液滴球成型器，具体地说，是一种用于氧化物滴球成型的滴球器。
背景技术
油氨柱成型法是生产球形催化剂或载体的重要方法，该法将原料浆液或者溶胶通过滴球器形成小球，小球在重力的作用下滴入油氨柱中固化并老化，湿球经过干燥、焙烧即形成球形催化剂或载体。滴球器是该生产工艺过程中的重要设备，是决定催化剂或载体小球质量和产量的重要因素之一。
用于油氨柱成型法的滴球装置主要有：(1)滴球盘做变速直线往复运动的滴球装置；(2)滴球盘做匀速转动的滴球装置；(3)滴球盘静止的滴球装置。这几种滴球装置各有优缺点，第(1)、(2)种滴球装置都不同程度的存在成型产品粒度不均匀、装置结构复杂、加工和维护困难等缺陷，第(3)种滴球装置通常是“莲蓬”状带有滴头的壳体，在生产过程中保持静止状态，主要依靠控制滴球盘中浆液的外加压力和滴头内径来控制滴球速率和小球粒度。与前两种滴球盘相比，第(3)种滴球盘具有装置结构简单、制造成本低等特点，但存在拆卸和清洗不便等缺陷。
用上述三种滴球装置与油氨柱配合生产小球时，其滴头直接暴露在生产环境中，容易与油氨柱中挥发到环境中的氨气接触，滴头易产生“粘挂”和堵塞等现象，产品颗粒圆整度较低、并易产生“联球”颗粒。这不仅严重影响连续化、规模化生产球形催化剂或载体，而且还降低了产品质量。
CN96204645.0提供了一种催化剂滴球成型装置，该装置的传动机构采用平行四连杆机构，该机构在将驱动机构的动力传递给固定滴盘的托架的同时将转动转换为平动，保证滴盘上每个滴头的运动速率始终相同，从而使成型催化剂粒度均匀、收率高。该装置采用新型的悬挂方式支撑滴球盘，大大简化了装置构造。
USP4628040公开了一种制备均匀的催化剂小球颗粒的方法，该方法将预备滴球的液体放入毛细管中，毛细管的另一端置于“文丘里”管的咽喉处，通过经过毛细管的气体或油吹落滴出的球形液滴，从而生产尺寸均一的球形催化剂和载体，该法提供的滴球装置适于热油柱成型法生产球形颗粒。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种用于氧化物滴球成型的滴球器，该滴球器可有效避免因接触氨气而产生的滴头粘挂和堵塞现象。
本发明提供的用于氧化物滴球成型的滴球器，包括滴球器壳体与滴球器夹套，所述的滴球器壳体上部设有进气口和物料进口，壳体底板上开有滴头插孔，滴头固定于滴头插孔中，所述的滴球器夹套位于滴球器壳体的下部，滴头的下端伸入夹套内与滴球器夹套底板上设置的通风口对应，所述的滴球器夹套壁中部设有气体入口和气体出口。
本发明在滴球器的滴头外设置滴球器夹套，夹套壁的中部设有气体入口和出口，底部亦设有通风口。滴球时，可向夹套内通入保护性气体，有效阻止滴出的湿球与氨气接触，形成外形规整、尺寸均一的球体。
【附图说明】
图1为本发明滴球器的剖面图。
图2为图1所示滴球器下壳体的剖面图及俯视图。
图3为图1所示滴球器夹套的剖面图及俯视图。
图4为本发明另一种结构滴球器的剖面图。
图5为本发明壳体是一个整体的滴球器的剖面图。
【具体实施方式】
本发明所述的滴球器包括盛放氧化物浆料的壳体、固定于壳体底板处的滴头和固定于壳体下部的夹套，滴头下端置于夹套内。滴球操作时，流经夹套内的保护性气体，使滴出的球不与来自滴球器下部油氨柱内上升的氨气直接接触，从而可避免滴头下端的滴管出现“粘挂”和堵塞、易产生“联球”颗粒等现象。滴出的球圆整度好，颗粒均匀，可实现连续化、规模化生产氧化物载体或催化剂球形颗粒。
本发明所述的滴球器盛放氧化物浆料的壳体和滴球器夹套可以是一个整体，也可以加工成三个可拆卸的部分，以便于清洗和维护。所述的壳体优选由上壳体和下壳体连接而成，滴球器夹套也可以通过螺纹、法兰、卡套或嵌套固定于壳体的下部。
在所述的壳体分成上、下壳体地情况下，上壳体的上部设置进气口和物料进口，下壳体的底板上设置滴头插孔。所述的上壳体和下壳体可由螺纹、法兰、卡套或嵌套连接，优选螺纹连接。上、下壳的接触面之间优选放置密封垫。所述的滴球器夹套即可以与下壳体铸成一个整体，优选通过螺纹、法兰、卡套或嵌套连接于下壳体的下部，接触面之间优选使用密封垫。所述的密封垫材质优选橡胶或塑料
本发明中，壳体上部或上壳体上部设置的物料进口的形状可为直管或弯管，优选弯管。所述的弯管是指插入壳体空腔内的物料进口的前端呈弧形弯曲，弯管进口可以使原料浆液易于冲刷到滴球器壳体的壁上，使原料浆液顺着器壁滑入浆液池中，从而防止原料浆液直接落入浆液池中，引起浆液剧烈搅动，进而影响球形颗粒产品的质量。
本发明中用于氧化物滴球成型的滴头可以采用焊接等方式固定在滴球器壳体或下壳体的底板上，优选采用螺纹、法兰、卡套或嵌套方式固定在滴球器壳体或下壳体的底板上。
所述滴球器壳体或下壳体底板的滴头插孔上可以安装一或多个滴头，滴头的直径可以是1～10毫米。当安装多个滴头时，滴球器壳体或下壳体的滴头插孔可以采用“均匀分布”的方式或者“随机”的方式分布在底板上，插孔间距必须大于滴出液滴的直径。优选采用“均匀分布”的方式将滴头插孔分布在滴球器壳体或下壳体的底板上。所述底板上滴头插孔的数量可为1～500个，优选3～200个。
本发明所述滴球器夹套的底板开有通风口，通风口的数量与安装在滴球器壳体或下壳体底板上的滴头数量一致，也可以多于滴头的数量。所述通风口应与滴球器壳体或下壳体底板上的滴头对应，优选与滴头同轴设置。通风口的数量可为1～500个，优选3～200个。
为使引入滴球器夹套内的保护性气流分布均匀，优选在滴球器夹套的底部设有气体扰动部件，以增加对气流的扰动，从而使气流在夹套中分布均匀、排除夹套内的氨气、防止气流分布不均或局部气流过大影响颗粒圆整度。所述的气体扰动部件可为扰动板或扰动管线，所述的扰动板为具有一定高度并有一定倾角的小挡板，所述的气体扰动板与垂直线之间的夹角可为0～70°、优选30～70°。气体扰动板优选设于滴球器夹套底板上的通风口之间。若气体扰动部件为扰动管线，则将扰动管线插入夹套各气体出口内。通入滴球器夹套的保护气体，可以在滴球器夹套内各气体出口之间流动，以使气流分布均匀。
上述通入滴球器夹套内的保护性气体可以是惰性气体或空气，所述的惰性气体为氮气、氦气或氩气。保护性气体优选空气或氮气。通入保护气体的压力为0.1～0.5MPa、优选0.11～0.2MPa，流量为1毫升～1升/分钟、优选1～100毫升/分钟。
本发明提供的滴球器可用于生产各种球形氧化物载体或催化剂，用于滴球的氧化物可为单一氧化物或氧化物的混合物。所述的单一氧化物优选氧化铝，氧化物的混合物优选氧化铝-氧化硅、氧化锆-氧化硅、氧化镁-氧化铝或氧化铝-分子筛中的一种混合物。所述的分子筛可为ZSM-5、ZSM-11、ZSM-13、ZSM-22、ZSM-32、ZSM-48、ZSM-50、SAPO-11、SAPO-34、MCM-22、MCM-44、X、Y、β或MOR分子筛。
下面结合附图进一步说明本发明。
图1为本发明滴球器的剖面结构示意图，其中壳体和滴球器夹套均是可拆卸的。图1中，滴球器壳体分为上壳体3和下壳体5，上、下壳体通过螺纹4连接，螺纹4下方与下壳体接触面间置有密封垫16，上壳体的上部设有物料进口1和空气进口2，物料进口为直管。所述的下壳体5的底板7上设有滴头插孔8，滴头13插入插孔8，通过螺纹固定于插孔8中，滴头13下端的滴管伸入到滴球器夹套10中。滴球器夹套10通过螺纹6固定于下壳体5的下部，下壳体底部与滴球器夹套接触面之间设有密封垫17。滴球器夹套的底板上设有通风口12，从下壳体伸出的滴头下端与通风口对应，滴球器夹套10壁的中部设有气体入口9和气体出口14。
图2的上图为图1所示滴球器下壳体的剖面图，下壳体的上端设有外螺纹4′，下端设有外螺纹6′，底板7上设有穿过底板的滴头插孔8。图2的下图为下壳体的俯视图，从中可看到底板7上有五个均匀分布的滴头插孔8。
图3的上图为图1所示滴球器夹套的剖面图，滴球器夹套上端的内侧设有内螺纹6″，夹套底板上设有穿过底板的通风口12，并有垂直设置的气体扰动板11，夹套壁的中部两端分别设有气体入口9和气体出口14。图3的下图为滴球器夹套的俯视图，五个通风口12均匀分布于滴球器夹套的底板上。
图4为本发明另一种改进的滴球器剖面图，其结构与图1所示滴球器基本相同，不同的是上壳体3上部的物料进口为弯管，滴球器夹套底板上档板11与垂直线之间的夹角为60，两个档板之间的夹角α为120。
图5为本发明的又一种改进的滴球器剖面图，其结构与图1所示滴球器基本相同，不同的是滴球器由壳体15和滴球器夹套10组成，壳体15的上部设置的物料进口1为弯管，滴球器壳体为一个整体，滴球器夹套通过螺纹6固定在壳体的下部，壳体底部与滴球器夹套接触面之间设有密封垫17。
本发明滴球器的使用方法为：将用于滴球的氧化物原料浆液通过物料进口1连续或者间歇引入滴球器壳体中，同时，将保护气由进气口2连续或者间歇地引入滴球器，用于控制滴球速率。原料浆液通过安装在滴球器壳体或下壳体底板上的滴头13滴出。一定压力和流量的保护气，通过安装在滴球器夹套上的气体入口9进入夹套，分别从气体出口14和通风口12流出。原料浆液从滴头滴出后，穿过夹套，夹套中的保护气使之免于与油氨柱中挥发上升的氨气接触，液滴穿过夹套底板的通风口，进入置于滴球器夹套下部的油氨柱的油相中成球，小球顺利通过油-氨水界面，进入氨水相并胶凝成固体。胶凝后的小球继续在氨水中老化，然后经干燥、焙烧制成圆整度好、尺寸均一的氧化物球形颗粒。为了提高产量，可以采用多个本发明提供的滴球器装置同时进行生产。
下面通过实例进一步说明本发明，但本发明并不限于此。
实例1
采用本发明提供的滴球装置与油氨柱成型法生产氧化铝小球。
用本发明图1所示的滴球器，但在滴球器下壳体底板上均匀设置10个滴头插孔，安装10个滴头，滴头间距25毫米。滴球器夹套底板上安装气体扰动板，相互间夹角α为120°。滴头的滴管直径为1毫米，滴球器夹套底板上开有10个直径为30毫米的通风口，每个通风口均对应一个滴头，并且与该滴头同轴。
油氨柱高1.5米、柱直径7厘米，正庚烷为油相、其粘度为0.41厘泊，油层高2毫米，8质量％的氨水为水相，高度149.5厘米。
滴球器底部距油面3厘米。滴球速率30滴/厘米2·分钟。滴球器夹套中通入的保护气为空气，流量为10毫升/分钟、压力0.11MPa。
将氢氧化铝∶去离子水∶硝酸∶尿素按76∶140∶3∶20的质量比混合而成浆液，将原料浆液和空气分别从物料进口1和进气口2连续通入滴球器壳体中，浆液通过滴头，由滴管滴出，穿过滴球器夹套，进入油氨柱的油相成球，小球顺利通过油-氨水界面，进入氨水相并胶凝成固体。胶凝后的小球在氨水中老化10小时，取出后于60℃干燥10小时，120℃干燥3小时，550℃焙烧3小时制得氧化铝小球。
整个滴球过程中，滴头没有出现“粘挂”和堵塞现象，没有产生粘连在一起的颗粒。制得的氧化铝小球的圆整度好、尺寸均一，小球的粒径为1～2毫米，堆密度为0.7克/毫升，压碎强度为150牛顿/粒。
实例2
采用本发明提供的滴球装置与油氨柱成型法生产氧化锆-氧化硅小球。
用图5所示的滴球器，不同的是在滴球器下壳体底板上安装200个滴头，200个滴头在滴球器下壳体底板上均匀分布，滴头间距30毫米。滴球器夹套底板上开有210个直径为35毫米的通风口，其中有200个通风口各对应一个滴头，并且与该滴头同轴。底板上的气体扰动部件为分布在夹套内各空气通风口之内带有气体出口的气体管线。滴头直径为2毫米，并伸出滴球器下壳体底部2毫米。
以氢氧化锆胶体和硅溶胶为原料连续生产氧化锆-氧化硅小球，原料中氢氧化锆固含量为28质量％，硅溶胶固含量为30质量％，原料中氧化锆/氧化硅摩尔比为20∶1。
油氨柱高2米、柱直径70厘米，溶剂油为油相、粘度为0.41厘泊，油层高10厘米，8质量％的氨水为水相，高度180厘米。
滴球装置底部距油面5厘米。滴球速率25滴/厘米2·分钟。滴球器夹套中通入的保护气为氮气，流量20毫升/分钟，压力0.13MPa。
原料浆液间歇式加入滴球器壳体内，空气连续进入滴球器中。原料浆液粒子滴出后，在油氨柱的油相中成球，小球顺利通过油-氨水界面，进入氨水相并胶凝成固体。胶凝后的小球继续在氨水中老化6小时，取出小球，在120℃干燥3小时，750℃焙烧3小时制成氧化锆-氧化硅小球。
在整个滴球过程中，滴头没有出现“粘挂”和堵塞现象，没有产生联球颗粒。氧化锆-氧化硅小球的圆整度好、尺寸均一，小球的粒径为2～3毫米，堆密度为0.7克/毫升，其压碎强度为180牛顿/粒。
实例3
采用实例2的滴球装置和油氨柱生产ZSM-5-氧化铝小球。不同的是滴球装置底部距油面10厘米。
以氢氧化铝胶体和ZSM-5粉体混合物为原料连续生产ZSM-5-氧化铝小球。原料中氢氧化铝胶体固含量为30质量％、ZSM-5粉体的氧化硅/氧化铝摩尔比为60，氢氧化铝与ZSM-5的质量为1∶1。
滴球速率为20滴/厘米2·分钟。滴球器夹套中保护气为空气，流量30毫升/分钟，压力0.12MPa。
原料浆液和空气间歇式进入滴球器壳体中，原料浆液粒子滴出后，在油氨柱的油相中成球，小球顺利通过油-氨水界面，进入氨水相并胶凝成固体。胶凝后的小球继续在氨水中老化6小时。将小球取出后在120℃干燥3小时、750℃焙烧3小时制成ZSM-5-氧化铝小球。
在整个滴球过程中，滴头没有出现“粘挂”和堵塞现象，没有产生联球颗粒。ZSM-5-氧化铝小球的圆整度好、尺寸均一，小球粒径为3～4毫米、堆密度为0.5克/毫升、压碎强度为110牛顿/粒。