CN103252499B - 铁基催化剂气雾化成形的制备装置及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁基催化剂气雾化成形的制备装置及制备工艺，其中制备装置包括：加热炉、保温炉、雾化喷嘴、粉体收集器、高压气源、除尘器和通风机；雾化喷嘴与高压气源连接，并置于保温炉卸料口的下方，保温炉卸料口和雾化喷嘴的喷嘴均置于粉体收集器中；除尘器与粉体收集器相连，除尘器还连接有通风机，在通风机的作用下粉体收集器中的气体经除尘器排出。本发明省去了原工艺需要的破碎、筛分、再破碎、碾磨等工序，大大简化了原有工艺过程，缩短生产周期，避免了高温液态催化剂对冷却设备的热冲击，有效的延长了设备的使用寿命。

Description

铁基催化剂气雾化成形的制备装置及制备工艺

技术领域

本发明涉及铁基催化剂的制备，尤其涉及一种铁基催化剂气雾化成形的制备装置及制备工艺。

背景技术

铁基催化剂是以四氧化三铁为主要成分并添加少量Al₂O₃、K₂O、CaO、CeO等氧化物经高温溶化活化处理后快速冷却而成的一种合成氨催化剂。要求具有较高的活性和机械强度、较好的耐热稳定性高和抗毒稳定性，是影响氨合成工业生产效率、能耗指标和产品质量的重要条件之一。但传统的热熔融法生产工艺包含有原材料的熔化、槽式冷却、固态催化剂的破碎、筛分、碾磨等工序，工艺过程较复杂，生产效率低下，性能不稳定，冷却槽寿命短等不足之处。

发明内容

 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中铁基催化剂的制备工艺过程复杂、生产效率低下以及性能不稳定的缺陷，提供一种铁基催化剂气雾化成形的制备装置及制备工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种铁基催化剂气雾化成形的制备装置，包括：加热炉、保温炉、雾化喷嘴、粉体收集器、高压气源、除尘器和通风机；

所述雾化喷嘴与所述高压气源连接，并置于所述保温炉卸料口的下方，所述保温炉卸料口和雾化喷嘴的喷嘴均置于所述粉体收集器中；

所述除尘器与所述粉体收集器相连，所述除尘器还连接有所述通风机，在所述通风机的作用下所述粉体收集器中的气体经所述除尘器排出。

本发明所述的制备装置中，所述加热炉为电磁感应炉。

本发明所述的制备装置中，所述保温炉为具有可调式塞杆的底注式的保温炉。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

提供一种基于上述制备装置的铁基催化剂气雾化成形的制备工艺，包括以下步骤：

S1、在加热炉中将铁基催化剂加热至1450~1580℃的熔融状态，使催化剂各组分充分溶合和活化；

S2、将熔融的铁基催化剂引入到保温炉中，促进催化剂熔液进一步的温度均匀化和成分均匀化；

S3、开启高压气源的高压气体阀门和保温炉的卸料口，熔融催化剂液流在重力作用下向下流动，同时高压气体横向对准液流喷射，使高温液流雾化并冷却成细小粉状催化剂颗粒。

本发明所述的制备工艺中，还包括步骤：

S4、利用专门的催化剂颗粒收集装置收集固态的催化剂颗粒，并分级包装。

本发明所述的制备工艺中，固态的催化剂颗粒分布在10~500μm。

本发明所述的制备工艺中，该铁基催化剂为以Fe₃O₄为主成分的铁磁材料。

本发明产生的有益效果是：本发明经熔融的液态铁基催化剂流入雾化喷嘴，在高压气流作用下撕裂成细小液珠而成雾状，并在短时间内快速冷却直接凝固成细小颗粒。因而，本发明省去了原工艺需要的破碎、筛分、再破碎、碾磨等工序，大大简化了原有工艺过程，缩短生产周期，避免了高温液态催化剂对冷却设备的热冲击，有效的延长了设备的使用寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例铁基催化剂气雾化成形的制备装置的结构示意图；

图2本发明实施例铁基催化剂气雾化成形的制备工艺的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例铁基催化剂气雾化成形的制备装置，包括：加热炉1、保温炉2、雾化喷嘴4、粉体收集器5、高压气源3、除尘器6和通风机7；

雾化喷嘴4与高压气源3连接，并置于保温炉卸料口8的下方，保温炉卸料口8置于保温炉2的下方，保温炉卸料口8和雾化喷嘴4的喷嘴均置于粉体收集器5中；

除尘器6与粉体收集器5相连，除尘器6还连接有通风机7，在通风机7的作用下粉体收集器5中的气体经除尘器6排出。

本发明的一个实施例中，加热炉1为电磁感应炉。电磁感应炉加热活化和保温不仅能将电能转变成热能，而且可以利用电磁场的搅拌作用促进催化剂组分的温度均匀化和成分均匀化。

本发明实施例中的保温炉2为具有可调式塞杆的底注式的保温炉。

本发明的铁基催化剂气雾化成形的制备工艺，主要基于上述制备装置，如图2所示，包括以下步骤：

S1、在加热炉中将铁基催化剂加热至1450~1580℃的熔融状态，使催化剂各组分充分溶合和活化；本发明的铁基催化剂主要是指以Fe₃O₄为主成分的铁磁材料，还可以包括其他辅助剂材料，如Al₂O₃、K₂O、CaO、CeO等氧化物。

S2、将熔融的铁基催化剂引入到保温炉中，促进催化剂熔液进一步的温度均匀化和成分均匀化；

S3、开启高压气源的高压气体阀门和保温炉的卸料口，熔融催化剂液流在重力作用下向下流动，同时高压气体横向对准液流喷射，使高温液流雾化并冷却成细小粉状催化剂颗粒。本发明实施例中固态的催化剂颗粒分布在10~500μm。

如图2所示，本发明的一个实施例中还包括步骤：

S4、利用专门的催化剂颗粒收集装置收集固态的催化剂颗粒，并分级包装。

本发明将电磁感应加热活化、气流雾化与铁基催化剂成形工艺相结合，形成一套全新的铁基催化剂制备新工艺。

催化剂原材料在电磁加入作用下熔化成液态，使各组分充分融合和活化，液态催化剂流入雾化喷嘴，在高压气流作用下撕裂成细小液珠而成雾状，并在1~2秒时间内快速冷却直接凝固成细小颗粒。

因而，本发明省去了原工艺需要的破碎、筛分、再破碎、碾磨等工序，大大简化了原有工艺过程，缩短生产周期，避免了高温液态催化剂对冷却设备的热冲击，有效的延长了设备的使用寿命。

同时，液态催化剂的凝固时间短，各组分来不及发生成分迁移而使催化剂各组分均匀一致，能显著改善催化剂的催化作用，提高催化剂的活性，为获得高选择性、高活性、高稳定性、高一致性的铁基催化剂奠定了良好的技术基础，开辟我国合成氨用催化剂生产新技术，填补了我国低温低压合成氨催化剂的空白。因此，本发明具有巨大的学术价值、广阔的应用前景和社会效益。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种铁基催化剂气雾化成形的制备工艺，其特征在于，该制备工艺所使用的制备装置包括：加热炉、保温炉、雾化喷嘴、粉体收集器、高压气源、除尘器和通风机；所述雾化喷嘴与所述高压气源连接，并置于所述保温炉卸料口的下方，所述保温炉卸料口和雾化喷嘴的喷嘴均置于所述粉体收集器中；所述除尘器与所述粉体收集器相连，所述除尘器还连接有所述通风机，在所述通风机的作用下所述粉体收集器中的气体经所述除尘器排出；

该制备工艺具体包括以下步骤：

S1、在加热炉中将铁基催化剂加热至1450~1580℃的熔融状态，使催化剂各组分充分溶合和活化；

S2、将熔融的铁基催化剂引入到保温炉中，促进催化剂熔液进一步的温度均匀化和成分均匀化；

S3、开启高压气源的高压气体阀门和保温炉的卸料口，熔融催化剂液流在重力作用下向下流动，同时高压气体横向对准液流喷射，使高温液流雾化并冷却成细小粉状催化剂颗粒。

2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，还包括步骤：

S4、利用专门的催化剂颗粒收集装置收集固态的催化剂颗粒，并分级包装。

3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，固态的催化剂颗粒分布在10~500μm。

4.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，该铁基催化剂为以Fe₃O₄为主成分的铁磁材料。

5.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述加热炉为电磁感应炉。

6.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述保温炉为具有可调式塞杆的底注式的保温炉。