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。

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

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。

图1.3 并流法组合式成胶罐1-成胶罐；2-老化罐

（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 折带式卸料转鼓真空过滤机原理

1-滤带；2-滤饼；3，9-支撑辊；4-剥离辊；

5-刮板；

6-刮辊；7-导向辊；8-洗涤喷嘴； 10-滤布跑偏修正装置；11-转鼓；12-滤浆槽

图2.2 转动及分配头的结构

a-转筒；b-滤饼；c-刮刀；d-转动盘；e-固定盘; f-吸走滤液的真空凹槽；g-吸走洗涤

水的真空凹槽；h-通入压缩空气的凹槽

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

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

（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。

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；7-滤带；8-真空室；9-张紧装置；10-卸料装置

（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。

图2.6 固定式带式过滤机结构示意图

1-从动辊；2-进料；3-水洗；4-真空箱；5-摩擦带；6-驱动辊；7-滤饼；8-洗涤装置；

9-滤布张紧器；10-橡胶带；11-滤布调偏；12-滤布

（3）连续移动盘带式真空过滤机

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。

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

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。

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2.10 GXZ-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；

11-滴液收集槽；12-主梁及拉板装置

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

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。

图2.11 ISD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-压紧装置

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

2.14 DY 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

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。

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图

图3.3 转鼓过滤机逆流再浆化洗涤示意图

1,2,3-过滤机；4-再生料浆贮罐1；5-再生料浆贮罐2

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、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

4.1 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4.2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。

图4.3带压辊的单股干燥器

1-辅辊；2-进料器；3-料膜，4-压辊；5-刮刀；6-转鼓

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。

图4.4 W

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

1-进料口；2-出料口；3-排气口；4-上盖；5-桨叶轴；6-夹套；

7-机架；8-旋转接头；9-驱动装置 图4.6 单级带式干燥器结构透视图

4.5带式干燥器

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，因而可显著地降低空气需要量，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。

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

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。

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

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

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-耙臂；4-耙叶；5-加热盘；6-外壳；7-蒸汽进口；8,9-成品出口；10冷凝水出口