一种制备金属催化剂的装置制造方法及图纸

一种制备金属催化剂的装置，属于材料化工制备技术领域，可解决现有催化剂制备浸渍时间长、浸渍含量低且不均匀的问题，其工艺包括浸渍和活化两个过程，两个过程均在超重力旋转填料床中完成。浸渍过程主要是金属离子溶液与载体的负载过程，活化过程是浸渍后载体在高温气体环境中的干燥活化过程。整个装置包括超重力旋转填料床、空气加热装置。浸渍和活化过程在同一设备中完成，实现了制备一体化。本实用新型专利技术可增加载体的负载量，缩短活化时间，简化制备过程，所制备催化剂负载量分散均匀。整个工艺不需分段处理，提高了生产效率，更适用于大批量生产，有效地提高了生产效率，降低了运行成本。

A Device for Preparing Metal Catalysts

A device for preparing metal catalysts belongs to the field of material chemical preparation technology, which can solve the problems of long impregnation time, low impregnation content and non-uniformity of existing catalysts. The process includes impregnation and activation, both of which are completed in a rotating packed bed under supergravity. The impregnation process is mainly the loading process of metal ion solution and carrier, and the activation process is the drying activation process of carrier in high temperature gas environment after impregnation. The whole device includes a high gravity rotating packed bed and an air heating device. The process of impregnation and activation is completed in the same equipment, which realizes the integration of preparation. The utility model can increase the load of the carrier, shorten the activation time, simplify the preparation process, and distribute the load of the prepared catalyst evenly. The whole process does not need to be processed in stages, which improves the production efficiency and is more suitable for mass production. It effectively improves the production efficiency and reduces the operation cost.

【技术实现步骤摘要】
一种制备金属催化剂的装置
本技术属于材料化工制备
，具体涉及一种制备金属催化剂的装置。
技术介绍
我国工业和城市的挥发性有机化合物（VOCs）排放量日益增加，VOCs气体具有强烈的气味和毒害性，长期接触会危害人体健康，引发各种病变。此外，该气体还会引起大气的二次污染，研究发现，VOCs气体是对流层臭氧和二次有机气溶胶形成的重要前驱体，引发雾霾，污染大气。在环保日益严格的趋势下，VOCs气体的治理已成为迫在眉睫的工程。常见的VOCs净化技术有吸附法，吸收法和燃烧法等。吸附法由于具备处理量大，可回收有机溶剂，运行费用低，成为目前工业上常用的方法，但其只是针对低浓度的VOCs气体，高浓度气体突破了吸附极限，不能有效处理污染气体。吸收法存在二次污染，工业生产中也不予采用。燃烧法是一种破坏性处理方法，最终产物是二氧化碳和水，其起燃温度低，能量消耗少，运行周期较长，成为最有效的净化工艺之一。常见燃烧法有热力学燃烧和催化燃烧，催化燃烧在较低温度下进行，节省了生产和运行成本，为工业所常用。催化燃烧技术需借助催化剂将VOCs气体氧化分解，有机废气被氧化为二氧化碳和水。催化反应的关键是催化剂的制备，受浸渍浓度和活化温度的影响。工业上的催化剂由活性成分、助剂和载体组成。活化组分的形貌和分散度影响催化剂活性，活性组分有贵金属和过渡金属两类，过渡金属催化剂价格相对较低，有良好的催化性能，为目前所常用。工业常用浸渍的方法将活性组分负载至载体上，靠常规分子作用力将活性组分吸附至表面，这种方法存在浸渍时间长、浸渍含量低且不均匀的劣势。催化剂的活化过程通常采用烘箱或流化床加热的方法实现，容易造成催化剂的受热区域不均匀。此外，工业生产中，浸渍和活化两个过程不在同一设备和工序中进行，造成了劳动强度大生产效率低的问题。超重力旋转填料床是一种能够强化物系相间传质的一种新型设备，已经广泛应用于气液、液液方面的微观混合。在超重力旋转床中，液体能分散为液滴、液丝和液膜，在与反应相接触时，增大物相接触面积，强化反应传质。在超重力环境中，反应介质处于高速旋转状态，分散度极强，将其应用于浸渍和活化过程，可有效提高催化剂性能。此外，采用同一设备进行浸渍和活化，实现两个工序一体化，缩短制备时间，降低生产成本。
技术实现思路
本技术针对现有催化剂制备浸渍时间长、浸渍含量低且不均匀的问题，提供一种制备金属催化剂的装置。本技术采用如下技术方案：一种制备金属催化剂的装置，包括超重力旋转填料床、罗茨风机和储液槽，其中，超重力旋转填料床的底部分别设有气体进口和液体出口，侧壁设有气体出口，顶部的中心设有液体进口，超重力旋转填料床的底部设有与电机连接的轴承，液体进口连接有液体分布器，超重力旋转填料床内设有带载体的填料层，罗茨风机和气体进口之间设有依次连接的空气加热器、流量计和阀门，液体出口通过控制阀门和储液槽的入口连接，储液槽的出口和液体进口之间设有依次连接的离心泵和流量计。所述填料层上下均密封，外侧设有滤网膜。所述气体进口和液体出口沿着中心轴线对称设置。所述液体分布器呈圆环布置。所述填料层和轴承外侧均设有冷却装置。一种制备金属催化剂的方法，包括如下步骤：开启电机，使超重力旋转填料床处于旋转状态，储液槽中的浸渍液由离心泵通过液体进口泵入超重力旋转填料床，经液体分布器分散后，与填料层中的载体接触，浸渍后的浸渍液由液体出口流入储液槽中，进行浸渍过程，待浸渍完成后，关闭液体进出口，打开气体进出口，经空气加热器的气体通入超重力旋转填料床中，进行活化过程。所述浸渍液为贵金属盐溶液或过渡金属盐溶液，所述贵金属或过渡金属为单一金属或多组分。所述载体为三氧化二铝或分子筛或活性炭，载体在填料层中的装填度为70%。所述活化过程中空气的温度为120-140℃。所述超重力旋转填料床的转速为900-1100r/min。超重力旋转填料床是一种能够强化物系相间传质的一种新型设备，已经广泛应用于气液、液液方面的微观混合。在超重力旋转床中，液体能分散为液滴、液丝和液膜，在与反应相接触时，增大物相接触面积，强化反应传质。在超重力环境中，反应介质处于高速旋转状态，分散度极强，将其应用于浸渍和活化过程，可有效提高催化剂性能。本技术的有益效果如下：本技术采用同一设备进行浸渍和活化，实现两个工序一体化，缩短制备时间，降低成本。本技术中载体与活化组分为喷洒型接触，在旋转填料床稳定、强大的超重力环境下，浸渍液在高分散、高湍动、强混合界面急速更新，并均匀的喷洒至载体表面，载体在填料层中高速旋转并呈滚动状态，全方位与浸渍液接触，极大地增加了液固两相的接触几率，增强了传质过程，极大提高了浸渍效果。在活化过程中，加热气体经气体进口进入床后，与高速旋转的载体接触，在大气流的状态下，载体呈流化状态，极大地提升活化效果，缩短活化时间。附图说明图1为本技术的制备方法的工艺流程图；图2为本技术的的超重力旋转填料床的结构示意图；其中：1-罗茨风机；2-空气加热器；3-流量计；4-阀门；5-液体分布器；6-填料层；7-超重力旋转填料床；8-储液槽；9-离心泵；10-控制阀门；7.1-气体出口；7.2-气体进口；7.3-液体进口；7.4-冷却装置；7.5-轴承；7.6-电机；7.7-液体出口。具体实施方式结合附图，对本技术做进一步说明。如图1、图2所示，一种制备金属催化剂装置，包括设有气体进出口、液体进出口的超重力旋转填料床7，超重力旋转填料床7的液体进口7.3连接由离心泵9打入的浸渍液，经液体分布器5均匀分散后，与填料层6中的载体充分接触，整个浸渍过程，可根据载体量大小，通过调节阀门4和流量计3，控制浸渍液的流量，浸渍液由液体出口7.7流入储液槽8中。超重力旋转填料床7的气体进口7.2连接由空气加热器5引进的热空气，气体出口7.1排空。超重力旋转填料床7的整个填料层（吸附剂装填区）6由电机7.6连接轴承7.5带动旋转。整个浸渍和活化过程，超重力旋转填料床7都处于旋转状态，活化过程中为了避免电机受热过度引起磨损，整个轴承7.5和填料层外侧设有冷却装置7.4。所述超重力旋转填料床7内部设有填料层6，该填料层为上下封闭式，两侧空区设计，两侧由滤膜网包裹，保证浸渍液可出入，载体放置于空舱中，填料层6中部设有液体分布器5，使浸渍液均匀强劲地分洒在载体中。由离心泵9打入的浸渍液由液体进口7.7进入液体分布器5中，浸渍液在一定压力的情况下，喷洒在装填在填料层6中的载体上，在此过程中，填料层6随电机7.6进行高速旋转，载体在填料层中处于翻滚状态，保证各个方位都能受到浸渍作用，同时，储液槽8中的浸渍液一直处于加热状态。所述超重力旋转填料床7进行催化剂活化时，气体进口7.2连接空气加热器2，活化所需气体的温度为120-140℃，整个活化过程中，填料层外壳和轴承处设有冷却装置。所述的载体为具有一定的催化活性和机械强度的吸附剂，可以为三氧化二铝，分子筛，活性炭等，在填料层6中的装填度为70%，保证载体处于翻滚状态，提升浸渍效果。储液槽8中的活性组分为贵金属盐溶液或过渡金属盐溶液，可为单一金属也可是多组分。所述超重力旋转填料床7制备金属催化剂，浸渍和活化在同一设备中进行，实现了制备一体化。浸渍完成后，关闭液体进口7.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备金属催化剂的装置，其特征在于：包括超重力旋转填料床（7）、罗茨风机（1）和储液槽（8），其中，超重力旋转填料床（7）的底部分别设有气体进口（7.2）和液体出口（7.7），侧壁设有气体出口（7.1），顶部的中心设有液体进口（7.3），超重力旋转填料床（7）的底部设有与电机（7.6）连接的轴承（7.5），液体进口（7.3）连接有液体分布器（5），超重力旋转填料床（7）内设有带载体的填料层（6），罗茨风机（1）和气体进口（7.2）之间设有依次连接的空气加热器（2）、流量计（3）和阀门（4），液体出口（7.7）通过控制阀门（10）和储液槽（8）的入口连接，储液槽（8）的出口和液体进口（7.3）之间设有依次连接的离心泵（9）和流量计。

【技术特征摘要】
1.一种制备金属催化剂的装置，其特征在于：包括超重力旋转填料床（7）、罗茨风机（1）和储液槽（8），其中，超重力旋转填料床（7）的底部分别设有气体进口（7.2）和液体出口（7.7），侧壁设有气体出口（7.1），顶部的中心设有液体进口（7.3），超重力旋转填料床（7）的底部设有与电机（7.6）连接的轴承（7.5），液体进口（7.3）连接有液体分布器（5），超重力旋转填料床（7）内设有带载体的填料层（6），罗茨风机（1）和气体进口（7.2）之间设有依次连接的空气加热器（2）、流量计（3）和阀门（4），液体出口（7.7）通过控制阀门（10）和储液...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘有智，郭强，祁贵生，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：新型
国别省市：山西,14