《一種以銅鋅為活性組分的催化劑的生產方法》是南化集團研究院於2006年11月17日申請的專利，該專利的申請號為2006100978749，公布號為CN101185905，授權公布日為2008年5月28日，發明人是張超林、儲政、袁亦然、郝愛香，該發明屬催化劑技術領域，具體涉及低堆密度銅系催化劑的製備方法。
《一種以銅鋅為活性組分的催化劑的生產方法》涉及低堆密度銅鋅為活性組分的銅系催化劑的製備方法。通過採用膜循環洗滌過濾、噴霧乾燥造粒、雙面鏈板式遠紅外乾燥機煅燒新工藝技術，取代2006年11月前已有生產工藝中傾瀉法洗滌料漿、板框壓濾、碾壓、造粒、粒子煅燒等製備半成品物料工序，減輕勞動強度、降低生產成本，提高催化劑生產連續化作業程度。
2013年，《一種以銅鋅為活性組分的催化劑的生產方法》獲得第八屆江蘇省專利項目獎金獎。
基本介紹
- 中文名：一種以銅鋅為活性組分的催化劑的生產方法
- 公布號：CN101185905
- 公布日：2008年5月28日
- 申請號：2006100978749
- 申請日：2006年11月17日
- 申請人：南化集團研究院
- 地址：江蘇省南京市六合區葛關路699號
- 發明人：張超林、儲政、袁亦然、郝愛香
- Int.Cl.：B01J37/03（2006.01）、B01J23/70（2006.01）
- 代理機構：南京天翼專利代理有限責任公司
- 代理人：湯志武
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2006年11月前銅-鋅-鋁體系催化劑製備方法為銅、鋅的可溶性鹽混合溶液與沉澱劑反應，得到銅、鋅沉澱，再加入載體，經洗滌、過濾、烘乾、碾料、造粒、焙燒、成型等工序製成催化劑。工業生產中一般採用共沉澱、傾瀉法洗滌料漿、板框壓濾、碾壓、造粒、粒子煅燒、打片成型等工藝，製造銅系催化劑。該製造工藝技術存在的主要問題是：傾瀉法洗滌料漿、板框壓濾，耗水量大、成本高，容易出現跑料，造成物料損失及環境污染；碾壓、造粒、粒子煅燒等半成品物料製備工序，勞動強度較大、效率低，易造成粉塵污染，由於物料碾壓密實，最終製得的催化劑成品堆密度較高。且工藝流程長，生產成本也高。
發明內容
專利目的
《一種以銅鋅為活性組分的催化劑的生產方法》的目的是要提出一種以銅鋅為活性組分的銅系催化劑新的製備方法。用該發明方法製備的催化劑具有比傳統方法製備的催化劑更低的堆密度及更高的強度和活性及熱穩定性，能滿足更高的需要。用該發明方法生產的催化劑，縮短了工藝流程，從而降低了生產成本。
技術方案
《一種以銅鋅為活性組分的催化劑的生產方法》通過採用膜循環洗滌過濾、噴霧乾燥造粒、遠紅外乾燥煅燒新工藝技術，取代2006年11月前已有生產工藝中傾瀉法洗滌料漿、碾壓、造粒、粒子煅燒等製備半成品物料工序，減輕勞動強度、降低生產成本，提高催化劑生產連續化作業程度。
具體地說該發明的製備方法包括配料共沉澱、半成品物料製備、打片成型工序，其特徵在於半成品物料製備工序依次包括如下步驟：膜循環洗滌過濾、噴霧乾燥造粒、遠紅外乾燥機煅燒。膜的材料，可將其分為聚碸、聚酯、聚芳醯胺、聚四氟乙烯、無機陶瓷材料膜或者金屬微孔膜等。膜壁密布微孔，根據要求可製得不同的孔徑。在壓力作用下，料漿在膜內側流動，小於膜壁孔徑的小分子物質通過膜，大分子物質被膜截留而達到分離、濃縮和純化的目的。膜的類型選擇需要根據料漿粒度大小及特性來確定。膜循環洗滌過濾優選的方案採用列管式連續過濾濃縮機。噴霧乾燥是採用霧化器將原料液分散為霧滴，並用熱氣體（空氣、氮氣或過熱水蒸氣）乾燥霧滴而獲得產品的一種乾燥方法。原料液可以是溶液、乳濁液、懸浮液，也可以是熔融液或膏糊液。乾燥產品根據需要可製成粉狀、顆粒狀、空心球或團粒狀。該發明原料液為膏糊液，需要乾燥後的產品為顆粒狀。
噴霧乾燥的關鍵步驟是液體的霧化和噴嘴的選擇。
將料液分散為霧滴的霧化器是噴霧乾燥的關鍵部件，2006年11月前常用的有3種霧化器。
1）氣流式霧化器採用壓縮空氣或蒸汽以很高的速度（≥300米/秒）從噴嘴噴出，靠氣液兩相間的速度差所產生的摩擦力，使料液分裂為霧滴。
2）壓力式霧化器用高壓泵使液體獲得高壓，高壓液體通過噴嘴時，將壓力能轉變為動能而高速噴出時分散為霧滴。
3）旋轉式霧化器料液在高速轉盤（圓周速度90～160米/秒）中受離心力作用從盤邊緣甩出而霧化。
溶液的噴霧乾燥，是在瞬間完成的。為此，必須最大限度地增加其分散度，即增加單位體積溶液中的表面積，才能加速傳熱和傳質過程。例如體積為1立方米的溶液，若將其分散成直徑為10微米的球形小液滴，分散前後相比，表面積增大1290倍，從而地增加了蒸發表面，縮短了乾燥時間。
改善效果
遠紅外乾燥煅燒工序優選採用雙面鏈板式遠紅外乾燥機。該機是一種高節能連續乾燥煅燒設備，採用先進的遠紅外線乾燥技術和鏈板雙面輸送方法。該機分上、中、下三組雙面鏈板輸送結構，六層物料往返輸送，每組輸送區域獨立自動恆溫控制。採用交流電機變頻調速，即物料的輸送速度無級可調，乾燥時間可任意調節。
權利要求
1.《一種以銅鋅為活性組分的催化劑的生產方法》包括配料共沉澱、半成品物料製備、打片成型工序，其特徵在於半成品物料製備工序依次包括如下步驟：膜循環洗滌過濾、噴霧乾燥造粒、遠紅外乾燥煅燒。
2.根據權利要求1所述的催化劑的生產方法，其特徵在於膜循環洗滌過濾中膜的材料為聚碸、聚酯、聚芳醯胺、聚四氟乙烯、無機陶瓷材料膜或者金屬微孔膜。
3.根據權利要求1或2所述的催化劑的生產方法，其特徵在於膜循環洗滌過濾採用列管式連續過濾濃縮機。
4.根據權利要求1所述的催化劑的生產方法，其特徵在於遠紅外乾燥煅燒工序採用雙面鏈板式遠紅外乾燥機。
5.根據權利要求1所述的催化劑的生產方法，其特徵在於噴霧乾燥造粒工序中噴霧乾燥設備的霧化器是氣流式霧化器或壓力式霧化器或旋轉式霧化器。
實施方式
實施例1
使用《一種以銅鋅為活性組分的催化劑的生產方法》方法在中試裝置上生產C307型催化劑（南化集團研究院，甲醇合成催化劑），採用列管式連續過濾濃縮機沖洗測得濕濾餅固含量為29.3％，再過60目篩後進壓力式噴霧乾燥機進行噴霧乾燥（噴孔直徑0.9毫米、1.2毫米），直接進行噴霧乾燥，將得到的粒子和粉料分別用雙面鏈板式遠紅外乾燥機乾燥，所得產品編號分別為1（噴孔0.9毫米）、2（噴孔1.2毫米），3（粉料）。將此批物料和老工藝生產的同期物料（05B-4）經打片成型產品後分別進行對比檢驗，測試結果如表1、表2、表3。測試結果表明：與05B-4樣相比，1和2樣的堆密度平均低20.6％，強度平均高出30.0％，耐熱前、耐熱後活性分別平均高5.0％、11.1％以上，說明該發明方法優於傳統工藝。
編號 | 物相 | 比表面 （平方米/克） | 孔容 （cc/克） | 平均孔 半徑（納米） | 晶粒度（納米） | 堆密度 （克/毫升） | 強度 牛/厘米 | |
CuO | ZnO | |||||||
05B-4 | ZnO、CuO、石墨 Zn5Al4O11・18H2O | 79.29 | 0.18 | 4.6 | 6.7 | 3.8 | 1.58 | 255 |
1 | ZnO、CuO、石墨（Cu,Zn）2CO3（OH）2 | 89.65 | 0.29 | 6.5 | 5.5 | 4.3 | 1.26. | 342 |
2# | ZnO、CuO、石墨（Cu,Zn）2CO3（OH）2 | 87.77 | 0.26 | 5.9 | 4.9 | 4.9 | 1.25 | 321 |
編號 | 孔徑分布（%） | ||||
7~15Å | 15~30Å | 30~90Å | 90~200Å | 200Å~ | |
05B-4 | 4.27 | 17.36 | 71.04 | 5.47 | 1.87 |
1 | 1.77 | 6.47 | 84.54 | 5.79 | 1.43 |
2# | 0 | 5.24 | 87.83 | 5.81 | 1.11 |
表3：活性數據（甲醇產率/克·毫升小時）
編號 | 耐熱前 | 耐熱後 |
05B-4 | 1.31 | 1.04 |
1 | 1.38 | 1.16 |
2 | 1.37 | 1.15 |
檢測條件：合成氣成分CO（13～15）％，CO2（3～5）％，H2（55～65）％，N2餘量；壓力50MPa；溫度230℃，空速1.0×10小時。
耐熱條件：溫度350℃；壓力為常壓；20小時。
實施例2
採用《一種以銅鋅為活性組分的催化劑的生產方法》方法在中試裝置上生產DH021型脫氫催化劑（南化集團研究院生產，環己醇脫氫制環己酮催化劑）39噸，與老工藝生產的DH021型脫氫催化劑的性能檢測結果如表4。由表中數據可見，在保證轉化率、選擇性和徑向抗壓碎力等催化劑重要性能不變的情況下，催化劑堆密度下降了7～8％。
表4：該發明方法生產DH021型催化劑與國外GC250型催化劑性能對比
工藝方法 | 堆密度千克/升 | 徑向抗壓碎力牛/厘米 | 環己醇轉化率％ | 環己酮選擇性％ |
老工藝 | 1.55 | 234 | 49.39 | 99.1 |
老工藝 | L61 | 205 | 48.61 | 99.2 |
該發明方法（6批平均值） | 1.46 | 253 | 53.36 | 99.15 |
活性檢測條件：催化劑裝量：原粒度（Φ6×3兩端凸面）50毫升；反應溫度：230℃；反應壓力：常壓；原料液體空速：0.6小時。
從上面實施例情況來看，第一個效果是減輕了勞動強度，提高催化劑生產連續化作業水平的同時縮短了生產周期，使裝置生產能力提高了50％；其二是洗滌工藝的改進可節省去離子熱水至少30％，避免因跑料（老工藝傾洗常有的問題）造成的物料損耗，另外噴霧乾燥的細粉回收率很高，比老工藝的碾壓、造粒工藝不僅減輕了勞動強度，物料損耗也降低了，總之新工藝比之老工藝生產成本有所降低；最顯著的效果則是降低催化劑堆密度，可根據用戶不同需求生產更多型號的催化劑，提高產品的的適應性。
榮譽表彰
2013年，《一種以銅鋅為活性組分的催化劑的生產方法》獲得第八屆江蘇省專利項目獎金獎。
