專利名稱：高嶺土膠體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油化工催化劑制備過程中高嶺土膠體的制備方法。
背景技術(shù)：
催化裂化是一種重要的石油加工過程，該過程所用催化劑主要由基質(zhì)和活性組分組成。基質(zhì)組分的主要功能是分散活性組分，從而使活性組分充分發(fā)揮其催化作用；使催化劑具備一定的機(jī)械強(qiáng)度，尤其是耐磨性；有效分散熱量，使活性組分不至于在高溫條件下迅速失活，延長使用壽命；具備一定的大分子裂化能力，對(duì)捕捉有害元素有一定作用等。因此，基質(zhì)部分是裂化催化劑的重要組成部分，它的性能、制造成本對(duì)最終產(chǎn)品的性能和成本均有重要影響。
目前工業(yè)使用的裂化催化劑一般分為兩類，即所謂的全合成和半合成催化劑。半合成催化劑由基質(zhì)和活性組分組成，其活性組分主要選自REY、REHY、USY、ZSM-5或其它擇型分子篩中的一種或一種以上的混合物；而基質(zhì)部分主要選用天然粘土、鋁基粘結(jié)劑、硅溶膠等。全合成催化劑則主要以硫酸鋁溶液、水玻璃、偏鋁酸鈉、分子篩等原料為主要組分。
高嶺土是天然粘土中的一種，它是裂化催化劑的重要基質(zhì)組分之一，在催化劑的組成中一般占40-70重％。高嶺土是一種礦物質(zhì)，開采出來經(jīng)篩選后作為制備催化劑的原料。傳統(tǒng)的催化劑制備工藝是將高嶺土打漿后用酸酸化，再加入粘結(jié)劑繼續(xù)混合打漿，最后加入活性組分，成膠后噴霧干燥成為產(chǎn)品。在以上步驟中，高嶺土打漿、酸化是催化劑制備過程中的重要步驟。其中高嶺土打漿是間歇式釜式打漿，在攪拌釜中加入一定量的化學(xué)水后將塊狀高嶺土加入，高速攪拌、剪切，使高嶺土破碎與化學(xué)水混合成比較均一的膠體。
現(xiàn)有裂化催化劑制備工藝中高嶺土膠體的制備采取以下方法(1)在常壓釜式反應(yīng)器中按照催化劑配方加入一定量的化學(xué)水；(2)將50kg一袋的高嶺土按照配方倒入反應(yīng)釜內(nèi)，并強(qiáng)烈攪拌；(3)按照催化劑配方，加入一定量的酸(鹽酸、或硝酸等)繼續(xù)攪拌，經(jīng)過上述三個(gè)步驟后，得到性質(zhì)穩(wěn)定的高嶺土膠體。由于在實(shí)際生產(chǎn)過程中，高嶺土是以50KG一袋的形式運(yùn)抵用戶現(xiàn)場的。在打漿過程中需要人工解袋、計(jì)量、加料，操作環(huán)境比較惡劣，人工成本和功率消耗也較高，從而使得加工成本、環(huán)境保護(hù)、工人勞動(dòng)保護(hù)等方面的問題非常突出。
有關(guān)裂化催化劑、催化劑基質(zhì)及其制備方法的專利很多，但這些專利主要涉及高嶺土的改性、催化劑的配方和制備過程中操作參數(shù)、添加劑等方面，有關(guān)高嶺土膠體連續(xù)化制備工藝至今尚未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提供一種連續(xù)化、自動(dòng)化的高嶺土膠體的制備方法。
本發(fā)明提供的高嶺土膠體的制備方法包括以下步驟(1)高嶺土原料以集裝箱形式運(yùn)抵制備現(xiàn)場后輸入高嶺土儲(chǔ)罐；(2)將儲(chǔ)罐中的高嶺土機(jī)械破碎至平均粒徑小于150um；(3)破碎后的高嶺土細(xì)粉用螺桿輸送機(jī)送至下一步驟；(4)將制備高嶺土膠體所需液體物料與高嶺土細(xì)粉混合、制備高嶺土膠體。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面1、本發(fā)明所提供的方法集約而高效，可降低包裝、運(yùn)輸、拆裝等過程中的原材料消耗和人工成本。
2、使工業(yè)催化劑的生產(chǎn)過程連續(xù)化、自動(dòng)化，計(jì)量準(zhǔn)確、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
3、操作現(xiàn)場環(huán)境清潔，有利于操作人員的身體健康和環(huán)境保護(hù)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的方法包括儲(chǔ)存、破碎、輸送、增濕四個(gè)步驟，經(jīng)過這四個(gè)步驟后即可得到符合后續(xù)工藝需要的高嶺土膠體。本發(fā)明所提供的方法可詳細(xì)描述如下儲(chǔ)存本發(fā)明所采用的高嶺土原料可以采用集裝箱的形式運(yùn)抵現(xiàn)場，送入現(xiàn)場的儲(chǔ)存罐備用。
破碎存放在現(xiàn)場儲(chǔ)罐的高嶺土原粉一般是高嶺土細(xì)粉和高嶺土塊的混合物，其中高嶺土塊的平均粒徑一般為2-5cm。選用破碎設(shè)備對(duì)高嶺土原粉進(jìn)行破碎，使其平均粒徑小于150um。至于破碎時(shí)間和進(jìn)料量可以根據(jù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)量和選定的設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。
輸送破碎后的高嶺土細(xì)粉用螺桿輸送機(jī)送至下一步驟的增濕設(shè)備中。輸送機(jī)的送料速度可以根據(jù)需要通過選用不同規(guī)格的輸送機(jī)或變頻調(diào)速的方式控制加料速度。
增濕將制備高嶺土膠體所需液體物料與高嶺土細(xì)粉混合、制備高嶺土膠體。增濕步驟所選用的設(shè)備可以是由互相嚙合的上下兩片齒輪盤組成，破碎后的高嶺土細(xì)粉由上層齒輪均勻加入，所需液體物料，如化學(xué)水和酸化高嶺土所用的鹽酸、硝酸及其它添加劑等，從齒輪中間加入。齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)高嶺土細(xì)粉與上述液體物料快速、均勻混合，形成高嶺土膠體。高嶺土膠體的固含量可以在10-50重％之間調(diào)節(jié)，如需提高固含量，可適量添加解聚劑，如聚丙烯醇等。
本發(fā)明所說的高嶺土是目前我國裂化催化劑普遍使用的高嶺土礦物質(zhì)，其主要成分為硅鋁無定型體。
本發(fā)明所說的破碎設(shè)備是用于顆粒破碎的通用設(shè)備，可以是雷蒙磨、錘式粉碎機(jī)、離心式粉碎機(jī)或其它形式的破碎設(shè)備，在工藝流程中使用該設(shè)備的目的是將高嶺土原粉破碎至平均粒徑小于150um的細(xì)粉。
本發(fā)明所說的螺桿輸送機(jī)是用于輸送固體粉料的螺旋輸送設(shè)備，可以是單螺桿輸送機(jī)、雙螺桿輸送機(jī)、滑閥或其它形式的固體粉料輸送設(shè)備，其基本要求是送料平穩(wěn)、變頻調(diào)速。
本發(fā)明所說的增濕機(jī)選用可實(shí)現(xiàn)固體粉料與液體物料均勻混合機(jī)械設(shè)備。所述機(jī)械設(shè)備可以由兩部分組成，即固體粉料連續(xù)計(jì)量系統(tǒng)和固液快速混合裝置。固體粉料連續(xù)計(jì)量系統(tǒng)可采用減量計(jì)量法勻速向固液快速混合裝置里加料，控制加料速度和精度，以確保得到固含量均勻、流量一致的高嶺土膠體。固液快速混合裝置其主要部件可以由兩塊互相嚙合的齒輪片構(gòu)成，在增濕過程中通過相向旋轉(zhuǎn)使固體粉料和液體物料均勻混合。例如，固體粉料連續(xù)計(jì)量系統(tǒng)將破碎后的高嶺土細(xì)粉均勻、連續(xù)地加入固液快速混合裝置的上層齒輪，而液體物料則通過計(jì)量泵在兩塊齒輪中加入，高嶺土細(xì)粉與液體物料的混合物在通過固液混合裝置的下層齒輪時(shí)進(jìn)一步混合，得到高嶺土膠體。
本發(fā)明增濕步驟所采用的設(shè)備還可以是申請?zhí)枮?3122847.X所涉及的流體連續(xù)混合器。該混合器包括以下構(gòu)件入口管、錠子、混合器殼體、混合轉(zhuǎn)子、傳動(dòng)裝置、出料口，其中，錠子、混合器殼體以及混合轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置；所述錠子和混合轉(zhuǎn)子均包含2-20層不同直徑的錠子齒或轉(zhuǎn)子齒，且所述錠子齒層和轉(zhuǎn)子齒層沿該混合器的徑向交錯(cuò)排列；所述錠子齒層和轉(zhuǎn)子齒層均包含6-40個(gè)混合齒，且隨著錠子齒層和轉(zhuǎn)子齒層直徑的逐步增大，相鄰的轉(zhuǎn)子齒與錠子齒的夾角逐漸減小。
本發(fā)明所說的與高嶺土粉混合的液體是根據(jù)裂化催化劑生產(chǎn)配方的需要加入的，可以是脫陽離子水、去離子水、鹽酸、硝酸、其它添加劑中的一種或一種以上的混合物，上述液體物料的性質(zhì)和種類并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
下面的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明提供的方法予以進(jìn)一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。
實(shí)施例中所用單螺桿輸送機(jī)為揚(yáng)州機(jī)械總廠生產(chǎn)的ET-20-5型輸送機(jī)，所用粉料增濕機(jī)為浙江新樂設(shè)備廠生產(chǎn)的FY-02S型混合設(shè)備(含計(jì)量系統(tǒng))，所用破碎設(shè)備為浙江新樂設(shè)備廠生產(chǎn)的型號(hào)為XY-7的螺旋式破碎機(jī)。
實(shí)施例1本實(shí)施例說明采用本發(fā)明所提供方法的實(shí)施效果。
選用高嶺土原土(蘇州高嶺土公司出品)100kg，固含量為77重％，欲制備固含量為20重％的高嶺土膠體，鹽酸加入量為最終膠體PH＝1.0。
將高嶺土用單螺桿輸送機(jī)ET-20-5勻速送入破碎機(jī)XY-7，連續(xù)破碎后高嶺土變成細(xì)粉，平均顆粒粒徑為138um。在破碎過程中，高嶺土細(xì)粉利用重力流入FY-02S增濕機(jī)計(jì)量系統(tǒng)的加料斗。同時(shí)，開啟計(jì)量泵將鹽酸和化學(xué)水的混合液送入增濕機(jī)，使增濕機(jī)開始工作。1小時(shí)后，高嶺土膠體制備完畢，檢測所得膠體的PH值、固含量和平均粒徑，結(jié)果見表1。由表1中的數(shù)據(jù)可以看出，利用本發(fā)明所提供的方法可得到完全符合設(shè)計(jì)指標(biāo)的高嶺土膠體(標(biāo)定鹽酸加入量時(shí)，采用間歇成膠方式，使反應(yīng)時(shí)間盡可能延長)。
表1

實(shí)施例2本實(shí)施例說明采用本發(fā)明所提供方法的實(shí)施效果。
選用高嶺土原土(蘇州高嶺土公司出品)100kg，固含量為77重％，設(shè)計(jì)高嶺土膠體固含量為20重％，鹽酸加入量為最終膠體PH＝1.0。
將高嶺土用單螺桿輸送機(jī)ET-20-5勻速送入破碎機(jī)XY-7，連續(xù)破碎后高嶺土變成細(xì)粉，平均顆粒粒徑為132um，在破碎過程中，高嶺土細(xì)粉利用重力流入FY-02S增濕機(jī)計(jì)量系統(tǒng)的加料斗，同時(shí)，開啟計(jì)量泵將鹽酸和化學(xué)水的混合液送入增濕機(jī)，增濕機(jī)開始工作得到高嶺土膠體，40分鐘后，膠體制備完畢，檢測得到的膠體的PH值、固含量和平均粒徑，結(jié)果見表2。由表2中的數(shù)據(jù)可以看出，利用本發(fā)明所提供的方法可得到完全符合設(shè)計(jì)指標(biāo)的高嶺土膠體。在本實(shí)施例中，將螺桿輸送機(jī)、增濕機(jī)和破碎設(shè)備的處理量加大，從而縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。
表2

實(shí)施例3本實(shí)施例說明采用本發(fā)明所提供方法的實(shí)施效果。
選用高嶺土原土(蘇州高嶺土公司出品)100kg，固含量為77重％，設(shè)計(jì)高嶺土膠體固含量為40重％，鹽酸加入量為最終膠體PH＝1.0。
將高嶺土用單螺桿輸送機(jī)ET-20-5勻速送入破碎機(jī)XY-7，連續(xù)破碎后高嶺土變成細(xì)粉，平均顆粒粒徑為135um。在破碎過程中，高嶺土細(xì)粉利用重力流入FY-02S增濕機(jī)計(jì)量系統(tǒng)的加料斗，同時(shí)，開啟計(jì)量泵將鹽酸和化學(xué)水的混合液送入增濕機(jī)，增濕機(jī)開始工作得到高嶺土膠體，1小時(shí)后，膠體制備完畢，檢測得到的膠體的PH值、固含量和平均粒徑，結(jié)果見表3。
表3

由表3中的數(shù)據(jù)可以看出，利用本發(fā)明所提供的方法可得到完全符合設(shè)計(jì)指標(biāo)的高嶺土膠體。
對(duì)比例1該對(duì)比例說明制備高嶺土膠體的現(xiàn)有技術(shù)的狀況。
選用高嶺土原土(蘇州高嶺土公司出品)100kg，固含量為77重％，設(shè)計(jì)高嶺土膠體固含量為20重％，鹽酸加入量為最終調(diào)節(jié)膠體PH＝1.0。
在200L的反應(yīng)釜中加入化學(xué)水，將高嶺土緩慢加入，加料完畢后打漿30分鐘，緩慢加入鹽酸并不斷取樣分析漿液PH值直至PH＝1.0，繼續(xù)打漿45分鐘得到高嶺土膠體，取樣分析膠體固含量為20重％，顆粒平均粒徑為2.72um。
對(duì)比例2該對(duì)比例說明制備高嶺土膠體的現(xiàn)有技術(shù)的狀況。
選用高嶺土原土(蘇州高嶺土公司出品)100kg，固含量為77重％，設(shè)計(jì)高嶺土膠體固含量為40重％，鹽酸加入量為最終調(diào)節(jié)膠體PH＝1.0。
在200L的反應(yīng)釜中加入化學(xué)水，將高嶺土緩慢加入，加料完畢后打漿30分鐘，緩慢加入鹽酸并不斷取樣分析漿液PH值直至PH＝1.0，繼續(xù)打漿45分鐘得到高嶺土膠體，取樣分析膠體固含量為40重％，顆粒平均粒徑為2.98um。
權(quán)利要求
1.一種高嶺土膠體的制備方法包括以下步驟(1)高嶺土原料以集裝箱形式運(yùn)抵制備現(xiàn)場后輸入高嶺土儲(chǔ)罐；(2)將儲(chǔ)罐中的高嶺土機(jī)械破碎至平均粒徑小于150um；(3)破碎后的高嶺土細(xì)粉用螺桿輸送機(jī)送至下一步驟；(4)將制備高嶺土膠體所需液體物料與高嶺土細(xì)粉混合、制備高嶺土膠體。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟(2)所述高嶺土機(jī)械破碎選用雷蒙磨、錘式粉碎機(jī)、氣流粉碎機(jī)或離心式粉碎機(jī)中的任一種。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟(3)所述螺桿輸送機(jī)選用單螺桿輸送機(jī)、雙螺桿輸送機(jī)或滑閥輸送機(jī)中的一種。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟(4)所述液體物料與高嶺土細(xì)粉混合過程由固體粉料連續(xù)計(jì)量系統(tǒng)和固液快速混合裝置兩部分實(shí)現(xiàn)。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述固體粉料連續(xù)計(jì)量系統(tǒng)采用減量計(jì)量法。
6.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述固液快速混合裝置主要由兩塊互相嚙合的齒輪片構(gòu)成，上下層齒輪相向旋轉(zhuǎn)。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于步驟(4)所述液體物料選自脫陽離子水、去離子水、鹽酸或硝酸中的一種或一種以上的混合物。
全文摘要
一種高嶺土膠體的制備方法包括以下步驟(1)高嶺土原料以集裝箱形式運(yùn)抵制備現(xiàn)場后輸入高嶺土儲(chǔ)罐；(2)將儲(chǔ)罐中的高嶺土機(jī)械破碎至平均粒徑小于150um；(3)破碎后的高嶺土細(xì)粉用螺桿輸送機(jī)送至下一步驟；(4)將制備高嶺土膠體所需液體物料與高嶺土細(xì)粉混合、制備高嶺土膠體。采用該方法可實(shí)現(xiàn)高嶺土制備過程的連續(xù)化和自動(dòng)化，并降低物耗和人工成本。
文檔編號(hào)B01J32/00GK1579725SQ03149930
公開日2005年2月16日 申請日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月31日
發(fā)明者周健, 呂廬峰, 李學(xué)鋒, 田志鴻 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院