ТЕХНОЛОГИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ

Пропиточные аппараты

Для пропитки носителей кроме унифицированных реакторов применяют нестандартные пропиточные аппараты периодического и непрерывного действия.

Сушильно-пропиточные аппараты емкостного типа обеспечи­вают возможность последовательного проведения ряда операций: пропитки гранулированного или порошкообразного носителя, сушки и прокалки. Производительность промышленных емкост­ных пропитывателей 100—2000 кг/сут, рабочая емкость 0,25— 10 м3. При сушке и термообработке в качестве теплоносителя используют воздух. Температура сушки 80—180 °С, температура прокалки—до 600 °С. Режим работы — периодический.

В качестве примера на рис. 4.1 представлен емкостной пропи - тыватель, используемый при производстве цинкацетатного ката­лизатора. Носитель — активный уголь — подают в реактор через пневмотранспортную трубу 1. При диаметре рактора 2 м высота слоя носителя 3 составляет 0,6—0,7 м. Для подготовки носителя к пропитке его сушат горячим воздухом, подаваемым под газо­распределительную решетку 4, Расход воздуха на 20—30 % пре­вышает значение, необходимое для перевода слоя носителя во взвешенное состояние. По окончании сушки через разбрызгива­ющее устройство 6 подают раствор ацетата цинка. В качестве взвешивающего агента используют воздух, нагретый до 120 °С. Интенсивное перемешивание носителя обеспечивает равномерную пропитку при высокой скорости процесса. Запыленную паро­воздушную смесь выводят. Реактор

Обогревают паром, подаваемым в на - Паровоздушном шеоь

Варные спиральные элементы 2.

После пропитки в этом же реак­торе катализатор вызревает; при этом для исключения его подсуши­вания воздух, подаваемый для псев­доожижения, смешивают с насыщен­ным водяным паром. Сушат катали­затор горячим воздухом при темпе­ратуре взвешенного слоя 70—110 °С. Перед выгрузкой пропитанный но­ситель охлаждают сухим холодным

Рис. 4.1. Емкостной пропитыватель:

/ — пневмотранспортная труба для загрузки но­сителя; 2 — нагревательный элемент; 3 — псев - доожиженный слой носителя; 4 — решетка; 5 — штуцер для выгрузки катализатора; 6 — раз­брызгивающее устройство

Воздухом, а затем выгружают через штуцер 5 при псевдоожи - жеином состоянии.

Барабанные пропитыватели обеспечивают интенсивное пере­мешивание носителей в виде гранул, таблеток, шариков с пропи­точным раствором, благодаря чему достигается равномерность пропитки и повышается ее интенсивность.

Основной конструктивный элемент пропитывателя — враща­ющийся барабан, ко внутренней поверхности которого приварены в виде спирали полки, обеспечивающие пересыпание носителя и его перемещение по длине аппарата при вращении. Загрузка и выгрузка носителя в большинстве случаев периодическая. Пропиточный раствор подают и сливают периодически или орга­низуют его циркуляцию. Заданную температуру раствора под­держивают с помощью электронагревательных элементов. Кон­струкции пропитывателей периодического действия позволяют последовательно проводить операции пропитки, активации, сушкн и прокалки. Рабочая емкость барабанных пропитывателей от 0,1 до 1,5 м3, диаметр барабана 0,5—2 м, частота вращения 3— 10 об/мин. В качестве теплоносителя при сушке и термообработке используют воздух с температурой 120—350 °С.

При отсутствии необходимости совмещения проведения в одном аппарате операций пропитки, сушки и термообработки барабан­ный пропитыватель может работать в непрерывном режиме. Принципиальная схема пропитывателя непрерывного действия показана на рис. 4.2. Перфорированный вращающийся корпус 2 погружен в ванну 4 с пропиточным раствором. Спиралеобразные полки 3, приваренные к внутренней поверхности барабана, обе­спечивают перемещение носителя от узла загрузки до узла вы­грузки 1 элеваторного типа. Подобные пропитыватели надежны в эксплуатации, обеспечивают высокую однородность качества пропитки.

Конвейерные пропиточные машины перспективны для при­менения в крупнотоннажных производствах (рис. 4.3). Носитель с помощью загрузочного устройства 1 загружают в корзины 2, установленные на осях между ролико-пластинчатыми цепями 5. Цепи движутся с помощью приводного механизма 6 и профилей 3, изменяющих направление перемещения роликов цепи и соеди­ненных с ними корзин. При своем движении корзины последова­тельно опускаются в ванны 4 с пропиточными растворами, при этом продолжительность пропитки определяется скоростью пере­мещения корзин и длиной ванн. При подъеме корзин раствор сте­кает в соответствующие ванны. Концентрацию пропиточных растворов поддерживают на постоянном уровне, обеспечивающем оптимальные условия пропитки. Отработанные растворы обезвре­живают в системе аппаратов периодического действия. В таких пропиточных машинах можно осуществлять не только пропитку носителя, но и его подготовку, а также последующие операции сушки и прокаливания. Имеется опыт использования конвейер­ных машин в производстве никелевых катализаторов на активном угле или оксиде алюминия.

Оборудование для ультразвуковой обработки жидкофазных систем. В последние годы большое внимание уделяется исполь­зованию ультразвуковой техники в различных химико-технологи­ческих процессах [171], в том числе при производстве катализа­торов [172]. Механизм воздействия ультразвука на жидкофазные процессы связан преимущественно с эффектами кавитации и воз­никновением акустических течений. Основными показателями, характеризующими акустическую аппаратуру, являются и н - тенсивность излученияи частота колеба­ний. Рациональная частота колебаний для технологических целей составляет 20—40 кГц. Эффективность работы излучателя растет с увеличением интенсивности излучения. Для катализа - торных производств с позиций простоты обслуживания наиболее приемлемы гидродинамические генераторы ультразвука. Наиболее перспективно применение ультра­звуковой технологии для процессов пластификации, диспергиро­вания, осаждения, гомогенизации, кристаллизации, концентри­рования.

Процесс пластификации, в частности гидроксида алюминия, заключается в расщеплении агрегатов частиц на первичные частицы, и влияние ультразвука на этот процесс связано с диспер­гирующим кавитационным эффектом. Применение ультразвуко­вых аппаратов для интенсификации пластификации гидроксидов обеспечивает снижение длительности операции с нескольких часов до нескольких минут. При этом существенно увеличивается время, в течение которого масса, обработанная в ультразвуковом поле, сохраняет реологические свойства, необходимые для эффективной жидкостной формовки.

При ультразвуковом диспергировании разрушение твердой фазы происходит в объеме жидкости без контакта с конструк­ционными материалами аппарата, что обеспечивает высокую чи­стоту диспергируемого материала. При ультразвуковой обработке суспензии катализаторов крекинга, проводимой перед ее распы­лением или жидкостной формовкой, повышается прочность ката­лизаторов и стабильность каталитической активности.

Ультразвуковые генераторы, активирующие перечисленные выше процессы, создаются на базе центробежных насосов [173] и различаются направлением излучения.

АППАРАТЫ ДЛЯ СГУЩЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ СУСПЕНЗИЙ

В данном разделе рассмотрены вопросы выбора оборудования и эксплуатации основных аппаратов для процессов отделения твердых веществ от жидкости, применяемых в производстве большинства катализаторов. Готовыми продуктами при разделе­нии могут быть влажные осадки, растворы или те и другие. Часто разделение проводят в две стадии — сначала для отделения боль­шей части жидкой фазы сгущают суспензию, а затем для обезво­живания осадка его фильтруют, промывают, отжимают и отправ­ляют на последующие операции. Для сгущения суспензий ис­пользуют отстойники, фильтры-сгустители и гидроциклоны. В ка­честве фильтрующих аппаратов при производстве катализаторов применяют различные конструкции фильтров как периодического, так и непрерывного действия.