固体催化剂造粒技术

        在炼油和石油化学工业生产过程中，据称催化过程占90％以上。60年代，FAV型沸石应用于催化裂化，不仅带来了惊人的经济效益，而且有力地促进催化裂化技术突跃性发展，进入21世纪后催化技术对石化工业的发展和经济效益的提高仍有至关重要的作用。就全球炼油催化剂市场而言，预计到2005年加氢处理催化剂的销售额将达到9．65亿美元，催化裂化剂销售额将达到8．04亿美元，加氢裂化催化剂销售额将达到1．34亿美元，重整催化剂销售额将达到1．34亿美元，其他各种催化剂，如异构化、醚化、制氢、硫磺回收等为6．43亿美元。如此博大的市场，作为催化剂的生产厂家，如何选择合理的造粒技术尤为重要。

1 成型造粒技术

        成型造粒技术是各类粉体、颗粒、溶液或熔融原料在一定外力作用下互相聚集，制成具有一定形状、大小或强度的固体颗粒的单元操作过程。该技术有以下几种类型：

        a．压缩成型。将一定湿度的粉体放在一定形状、封闭的模具中，通过外部施加压力，使粉体团聚、压缩成型的方法。

        b．挤出成型。将粉体和适量助剂经充分捏合后，湿物料送入挤条机，在外部挤压力的作用下，粉体将与模具孔开孔相同的截面形状(圆柱形、三叶型、四叶型)从另一端排出。

        c．转动成型。将粉料和适量水(或粘结剂)送入转动的容器中，粉体微粒在液桥和毛细管力作用下团聚一起，形成微核，在容器转动所产生的摩擦力和滚动冲击作用下，不断地在粉体层回转、长大，最后成为一定大小的球型颗粒。

        d．喷雾干燥成型。采用雾化器将原料浆液分散成雾滴，并用热风干燥雾滴，生成粉状、微球状产品，该类产品适用于流化床反应器。

2 造粒设备的比较

        固体催化剂各种造粒设备的具体情况见表1。

        表1 各种造粒设备的详细比较

	名称	工作结构示意图	工作原理	优缺点	使用场合	设备生产厂家举例
挤出成型设备	单螺杆挤出机		混合好的物料在料斗内有旋转螺纹送入挤出筒，在筒内获得能量，产生一定压力，有模板处挤出，形成一定形状	结构简易，维修简单，成本低；被加工物料易粘到螺杆上，形成抱杆而不出料	条形分子筛和催化剂生产	南京三普造粒公司，美国BONOT公司，淄博国英配件公司
	双螺杆挤出机		混合好的物料在料斗中，送入具有两根平行螺杆的料筒中，由于螺杆对转，将物料带入挤出筒，在筒内获得能量，产生一定压力，由模板处挤出，形成一定形状	结构简易，维修简单，成本低，被加工物料被两螺杆根部互相清理，不易形成抱杆现象	粘性较大的条形催化剂的生产	华南理工大学
	柱塞型挤出机		由连杆机构推动活塞（冲头）往复运动，将物料在模式槽中想前推进，压实，从前端孔板模具处挤压出圆柱形或环形条状物	结构简易，成本低，可生产出形状独特的条状物，但磨损件多，维修费用高	特殊形状条形催化剂的生产	吉林省恒利机械制造有限公司
	滚轮挤出机		利用两个互相啮合的旋转齿轮，齿轮的齿底钻有所要成形状的很多小孔，当物料从上不送到齿轮上后，通过啮合，将物料从齿轮的齿底小孔挤出，有齿轮内侧的刀具将条状物切割成一定长度的产品	结构简易，成本低，维修简单，产品整齐，使用范围窄	粘性处于中等的细条形催化剂的生产	南京三普造粒有限公司
压缩成型设备	旋转式压片机		通过上下冲头在冲模内上下运动，对物料进行压缩成型	制品的粒径、形状比较整齐，阴模和阳模磨损快，维修成本高	金属氧化物含量较高的粒子催化剂的生产	吉林省恒利机械制造有限公司
	对辊式压块机		物料从上不送到两根直径相同的轮辊之间，两轮以相同转速做相反向内旋转，轮辊表面上有规则的排列许多形状、大小相同的穴孔，这样物料被轮辊咬入、压缩成团块状	结构简易，成本低，维修简单，产品整齐，使用范围窄	金属氧化物含量较高的粒子催化剂的生产	自制
	转盘式滚球机		在倾斜的转盘中加物料，和事先制作好的种子球一起旋转，同事在物料上喷入适量水（或粘结剂），通过不断旋转，一段时间的生长后看行程一定大小的球状排出转盘	处理量大，粉尘较大	各种球形分子筛和催化剂的生产
转动成型设备	糖衣锅滚球机		在倾斜的转盘中加物料，和事先制作好的种子球一起旋转，同事在物料上喷入适量水（或粘结剂），通过不断旋转，一段时间的生长后看行程一定大小的球状排出转盘	结构紧凑，成本低，维修简单，操作简单，产量有限，劳动强度大	批量小，球形分子筛和催化剂的生产	江苏泰兴药机厂
	转筒式成球机		粉料从圆形筒体的高端加料槽加入，筒内物料连续不断地被筒体翻动，并与喷入的粘接剂接触，借圆筒的回转不断前进，粒子不断长大，最后较大的球粒从低的一段排出	成本高，自动化程度高，粉尘污染便于控制	大批量连续生产各种球形分子筛和催化剂	根据工艺条件自制
	齿轮式成球机		将物料放入料斗内，通过挤出机，模板为单孔或者几孔，出挑后送到一对反向旋转的齿轮，该对齿轮同事又做轴向西东，通过这种运动将条形变成球形，最后筛选出成品	自动化程度高，设备集挤条与成球为一体，粉尘污染便于控制，技术含量高	批量连续生产粘性较好的球形分子筛和催化剂
喷雾干燥成型设备	气流式喷雾干燥机		洁净空气加热后引入二流体（或三流体）喷嘴，将各种料液物化成微小液滴，蒸发掉液料中的水分（或溶剂），得到粉状产品	实验型多品种，低温干燥应用广，喷嘴结构简单，维修方便，运行费用低	对粘性大、膏状、浆糊状物料效果佳	常州万青加热设备厂
	压力式喷雾干燥机		料液由泵送至干燥器的离心雾化器，是料液喷成绩效的雾状液滴，料液和热空气并流接触，在极端事件内干燥为粉末状成品。成品由干燥塔底部和旋风分离器排出。	生产过程简单，操作控制方便，适宜连续控制生产	有一定强度和磨耗要求较高的粉末状催化剂	常州统一能源设备厂
	旋转式喷雾干燥机		将物料送入高速旋转的雾化器内，在离心力的作用下使料液物化，在和热空气并流接触，干燥为粉末状成品	操作简单，适应性强，操作弹性大，产品分布均匀，操作压力低	机械强度要求不很高的催化剂	常州统一能源设备厂

        表中任何一种挤出机都不是万能的，都不能适应所有催化剂产品的生产，若使单螺杆挤出机能生产多种类型的产品，可进行下列改进：
        a．将单螺杆挤出机的螺杆制作成多段，且各段螺距可不完全相同，这样就成变螺距单螺杆挤出机。
        b． 在挤出筒上安装可调整削钉，这样可破坏物料与螺杆的粘合，避免物料随螺杆同步旋转而丧失轴向移动和挤出能力的情况。
        c．进料斗内安装异向旋转拔叉，可防止物料架桥。

3 结束语

        综上所述，生产条形产品要选用挤出成型设备，生产球形产品要选用转动成型设备，生产粉末状产品要选用喷雾干燥设备。当然选用成形设备前必须做大量的试验工作；若产品末定型时，先考察有无先例，如有类似工艺流程，可借鉴现成的催化剂形状，进行开发研制。

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