一种超重力旋转流化场强化液固吸附设备及方法技术

本发明专利技术提供了一种超重力旋转流化场强化液固吸附设备及方法，该设备包括旋转床和流化床，旋转床包括外壳，进液管、液体分布器、出液管和驱动机构；外壳中设置有装填柱，装填柱中装填有吸附剂或载体，装填柱的底面为多孔结构，孔径小于吸附剂或载体的粒径；进液管自外壳的顶部穿入；液体分布器穿插在吸附剂或载体中，与进液管连通；出液管自外壳的底部穿入；驱动机构用于驱动装填柱旋转；流化床通过气体进口与外壳的底部连接。本发明专利技术可有效解决传统工艺中存在的问题。艺中存在的问题。艺中存在的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种超重力旋转流化场强化液固吸附设备及方法


[0001]本专利技术属于液固吸附剂及浸渍法制备催化剂的
，具体涉及一种超重力旋转流化场强化液固吸附设备及方法。

技术介绍

[0002]负载型催化剂是目前使用最为广泛的一类催化剂，通常由载体和活性组分组成，浸渍法是该催化剂最为常见的制备方法，该方法工序简单，生产能力高，成本低。浸渍法是以多孔载体为基底，在其表面借助化学键力及外力实现活性组分的负载，通过混合、干燥、成型、浸渍、焙烧分解和过筛包装等工序，完成催化剂的制备。成型催化剂的性能不仅与载体结构密切相连，而且与浸渍过程中处理方式也有一定关系。在整个浸渍过程中，浸渍设备的选型成为整个工艺的重要环节，常见的浸渍设备有搅拌釜和流化床，实际运行过程中发现搅拌釜由于自身搅拌不均匀，活性组分分散性较差，且搅拌受限，载体的负载量达不到最优，为了解决该问题，流化床应用而生，成为工业上最为广泛使用的浸渍设备，浸渍液与流化态载体接触，有效增加两相接触力度及几率。但流化床在浸渍过程中，载体表面的活性组分由于载体间碰撞程度增大，活性组分易脱落，并没有实现活性组分的最佳分散。无论是设备更新还是工艺改进，都是为了提升活性组分负载量及分散性。在实际生产过程中，负载型催化剂生产不仅要保持较高负载量，同时整个工艺要求简单，生产能力高。所以，亟待开发一种适用于批量化生产且负载性能较优的催化剂生产设备。

技术实现思路

[0003]传统浸渍法制备催化剂存在以下问题：搅拌釜制备催化剂负载量低，活性组分分布不均匀；流化床工艺中载体碰撞严重，活性组分易脱落等问题；旋转床浸渍法制备催化剂，载体膨化态较弱，局部负载不充分。针对以上问题，本专利技术提出一种超重力旋转流化场强化液固吸附设备及方法，用于浸渍法制备负载催化剂，有效解决传统工艺中存在的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种超重力旋转流化场强化液固吸附设备，包括旋转床和流化床，旋转床包括外壳，进液管、液体分布器、出液管和驱动机构；外壳中设置有装填柱，装填柱中装填有吸附剂或载体，装填柱的底面为多孔结构，孔径小于吸附剂或载体的粒径；进液管自外壳的顶部穿入；液体分布器穿插在吸附剂或载体中，与进液管连通；出液管自外壳的底部穿入；驱动机构用于驱动装填柱旋转；流化床通过气体进口与外壳的底部连接。
[0005]进一步地，液体分布器呈“王”字形设计，径向喷洒，液体分布器径向长度小于装填柱半径。
[0006]进一步地，装填柱的底面为向上凸起的圆锥面。
[0007]进一步地，气体进口沿着外壳的径向对称设置，气体进口上设置有调节阀。
[0008]进一步地，驱动机构包括电机和转轴；转轴通过轴承与外壳转动连接，与装填柱固定连接。
[0009]进一步地，装填柱中装填固体颗粒物，固体颗粒物为活性炭、活性氧化铝、分子筛或硅胶，固体颗粒物的形态为柱状或球体；驱动机构的转速为0
‑
1500r/min；流化床中气体为惰性气体氮气。
[0010]本专利技术还提供一种超重力旋转流化场强化液固吸附方法，采用上述超重力旋转流化场强化液固吸附设备进行，所述设备为旋转床和流化床的耦合使用，两种强化手段完成浸渍过程，浸渍模式包括旋转模式、流化模式和耦合模式：1）、旋转模式下，旋转床工作，流化床不工作，装填柱中装有吸附剂或载体，浸渍液由液体分布器进入装填柱，驱动机构驱动装填柱旋转，吸附剂或载体在浸渍过程中处于高速旋转状态，完成浸渍过程；2）、流化模式下，流化床工作，旋转床不工作，气体通过气体进口由流化床进入旋转床，经过装填柱底面的多孔结构与吸附剂或载体接触，使吸附剂或载体处于膨胀状态，完成流化过程；3）、耦合模式下，旋转床和流化床均工作，在浸渍过程中，两种模式相耦合，实现超重力旋转流化态。
[0011]进一步地，使用所述设备制备负载型催化剂或吸附间苯二酚废水。
[0012]进一步地，使用所述设备制备负载型催化剂，以粒径为2mm活性炭为载体，以0.5%的铜、锰盐溶液为浸渍液，活性炭装填量为80g，浸渍液流量为150
‑
240L/h，整个浸渍过程中，旋转床的转速为1000r/min，浸渍时间为15min，温度控制为30℃，浸渍液为循环浸渍。
[0013]进一步地，使用所述设备吸附间苯二酚废水，以粒径为2mm活性炭为吸附剂，装填量为100g，间苯二酚液体流量为160L/h，旋转床转速为900r/min，间苯二酚初始浓度为1300mg/L，温度为20℃，时间30min。
[0014]本专利技术具有以下优点：本专利技术为旋转床和流化床的耦合，整个浸渍过程以旋转床为浸渍设备，外加流化床，实现吸附剂或载体在高速旋转环境中的高效强化浸渍。本专利技术为浸渍法制备催化剂中的浸渍工艺，后续需配置干燥、煅烧等工艺，完成催化剂制备。相比于传统浸渍工作，超重力旋转流化场强化液固吸附设备强化液固浸渍法为半连续工艺，浸渍液中的活性组分在旋转床中以分散形式存在，通过实现良好雾化，增强液固两相吸附传质，以此增加负载量，同时保持活性组分在载体上的良好分布，旋转床底部设有流化床装置，以其实现载体在旋转床中的膨化态，进一步增加液固吸附传质。本专利技术适合制备负载型催化剂以及用于吸附剂吸附废水等工况。采用本专利技术制备的负载型催化剂，可以有效提升载体对活性组分的负载量，缩短负载时间，且活性组分在载体表面的分散性较好，实现催化剂的良好活性，提升吸附剂的吸附能力，具有一定的工程实际应用意义。
附图说明
[0015]图1为超重力旋转流化场强化液固吸附设备的结构示意图；图2为旋转床的结构示意图；图3为液体分布器的结构示意图；图4为流化床的结构示意图。
[0016]图中：1
‑
流化床；2
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外壳；3
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进液管；4
‑
液体分布器；5
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出液管；6
‑
装填柱；7
‑
气体进
口；8
‑
电机。
具体实施方式
[0017]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]实施例1本实施例提供一种超重力旋转流化场强化液固吸附设备，包括旋转床和流化床1，旋转床包括外壳2，进液管3、液体分布器4、出液管5和驱动机构；外壳2中设置有装填柱6，装填柱6中装填有吸附剂或载体，装填柱6的底面为多孔结构，孔径小于吸附剂或载体的粒径，保证液体及时流出，气体与吸附剂或载体有效接触；进液管3自外壳2的顶部穿入；液体分布器4穿插在吸附剂或载体中，与进液管3连通；出液管5自外壳2的底部穿入；驱动机构用于驱动装填柱6旋转；流化床1通过气体进口7与外壳2的底部连接。
[0019]进一步地，液体分布器4呈“王”字形设计，径向喷洒，液体分布器4径向长度小于装填柱6半径。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超重力旋转流化场强化液固吸附设备，包括旋转床和流化床，其特征在于，旋转床包括外壳，进液管、液体分布器、出液管和驱动机构；所述外壳中设置有装填柱，装填柱中装填有吸附剂或载体，装填柱的底面为多孔结构，孔径小于吸附剂或载体的粒径；所述进液管自外壳的顶部穿入；所述液体分布器穿插在吸附剂或载体中，与进液管连通；所述出液管自外壳的底部穿入；所述驱动机构用于驱动装填柱旋转；所述流化床通过气体进口与外壳的底部连接。2.根据权利要求1所述的超重力旋转流化场强化液固吸附设备，其特征在于，液体分布器呈“王”字形设计，径向喷洒，液体分布器径向长度小于装填柱半径。3.根据权利要求2所述的超重力旋转流化场强化液固吸附设备，其特征在于，装填柱的底面为向上凸起的圆锥面。4.根据权利要求3所述的超重力旋转流化场强化液固吸附设备，其特征在于，气体进口沿着外壳的径向对称设置，气体进口上设置有调节阀。5.根据权利要求4所述的超重力旋转流化场强化液固吸附设备，其特征在于，驱动机构包括电机和转轴；转轴通过轴承与外壳转动连接，与装填柱固定连接。6.根据权利要求1所述的超重力旋转流化场强化液固吸附设备，其特征在于，装填柱中装填固体颗粒物，固体颗粒物为活性炭、活性氧化铝、分子筛或硅胶，固体颗粒物的形态为柱状或球体；驱动机构的转速为0
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1500r/min；流化床中气体为惰性气体氮气。7.一种超重力旋转流化场强化液固吸附方法，其特征在于，采用权利要求1
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6任一项所述的超重力旋转流化场强化液固吸附...

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