第26卷第2期石用Vol, 26 No. 22008年3月Petrochemical Technology ApplicationMar.2008研究與開發(fā)(146~149)干燥過程對聚烯烴催化劑用載體硅膠物性的影響曲其昌,劉文霞,張翠玲,王海,張平生(中國石油蘭州化工研究中心,甘肅蘭州730060)摘要:采用廂式干燥和離心噴霧干燥2種干燥方法,對聚烯烴催化劑用載體硅膠濾餅的干燥效果進行了比較,并研究了干燥過程對硅膠物性的影響。結果表明,廂式干燥法制備的硅膠流動性差,其比孔容、孔徑亦小于離心噴霧干燥法制備的硅膠。采用離心噴霧干燥法對硅膠濾餅進行干燥時優(yōu)化的工藝條件為:硅膠濾餅打漿轉(zhuǎn)速600r/min、打漿時間40~50min,漿料中總固物質(zhì)量分數(shù)14%~16%、噴霧干燥機的離心轉(zhuǎn)速12000r/min。在此條件下,可得到比孔容為1.40-1.60mL/g、孔徑為18.0022.00m、比表面積為29000~350.00m2/g、平均粒徑為4900-58.00μm的硅膠產(chǎn)品關鍵詞:硅膠載體;干燥;廂式干燥;離心噴霧干燥;聚烯烴;催化劑中圖分類號:TQ028.6’7;TQ325.1文獻標識碼:B文章編號:1009-0045(2008)02-0146-04在聚烯烴催化劑用載體硅膠的生產(chǎn)中,干燥首先將硅膠濾餅加入打漿槽中,使其在高速攪拌下單元的能耗最高,此操作單元不僅關系到產(chǎn)品的打漿勻化一段時間,將濾餅中的大顆粒粉碎。當其成本,而且對載體硅膠的質(zhì)量也有著非常重要的具有很好的流動性時,用漿料輸送泵將物料送入膠影響。載體硅膠呈三維網(wǎng)狀結構,即使經(jīng)過板體磨中在此將物料進一步研磨成細膩光滑的漿框過濾機壓濾或離心處理后,其濾餅含水質(zhì)量分料。細磨后的漿料放至攪拌槽中,其內(nèi)的部分漿料數(shù)仍超過85%。當濾餅受到機械攪拌或震動等通過加料泵送入噴霧干燥機進行干燥,另一部分漿外力作用時,就變成具有一定流動性的糊狀物料則返回打漿槽。噴霧干燥系統(tǒng)工藝流程見圖2。料,它是一種典型的觸變性物料。采用不同的干漿料先進入高速離心噴霧干燥機在離心力的作用燥方法得到的硅膠產(chǎn)品其物性差別較大。筆者下使其分散成細小顆粒然后與熱風相遇進行傳就廂式和離心噴霧2種干燥方法對硅膠濾餅的熱傳質(zhì),此過程中小顆粒漿料中的水分瞬間汽化干燥效果進行了比較,并研究了干燥過程對硅膠從而達到干燥的目的。干燥好的粗顆粒產(chǎn)品從干物性參數(shù)的影響。燥機底部排出,細顆粒隨熱風從塔頂進入旋風分離器,微細粉料則由袋式除塵器收集。1實驗部分1.1原料及設備硅膠濾餅,含水質(zhì)量分數(shù)為85%。脫鹽水,去噴霧「燥機總硬度(以CaO計)小于0.02mg/L,pH值為6.7-7.6。干燥烘箱,功率3.3kW,溫度0~300℃,北京光明醫(yī)療儀器廠生產(chǎn)。離心噴霧干燥機,GLP打漿槽;2一漿料輸送泵:3一膠體磨;4一攪拌槽150型,處理量18-21kg/h,西寧3419廠生產(chǎn)圖1漿料勻化系統(tǒng)流程1.2千燥流程廂式干燥首先將硅膠濾餅置于干燥烘箱內(nèi)干燥,再將干燥后的硅膠濾餅進行研磨,經(jīng)篩中國煤化工資助項目(項目名稱分得到產(chǎn)品硅膠。CNMHG號040405-03-00)Ax、-,,。一州人高級技師,長期噴霧干燥漿料勻化系統(tǒng)流程示意見圖1。從事聚烯烴工藝研兗工作。第2期曲其昌等.干燥過程對聚烯烴催化劑用載體硅膠物性的影響147在網(wǎng)狀結構中,使濾餅成為不能流動的塊狀固體,只有在外力的作用下,將其網(wǎng)狀結構破壞,水分才會從網(wǎng)絡中流出來,物料才具有流動性,但放置一段時間后,水分又會回到網(wǎng)絡中去,再次成為不流動的固體,這種典型的觸變性給干燥帶來一定困難。根據(jù)濾餅的這種觸變特性,必須對噴霧于燥機;2一旋風分離器;3一袋式除塵器:4一引風機其進行打漿勻化,使其具有一定的流動性后才能圖2離心噴霧干燥工藝流程進行噴霧干燥3-?？疾炝舜驖{轉(zhuǎn)速和打漿時間2結果與討論對漿料勻化效果的影響,結果見表2。2.1廂式干燥工藝條件對硅膠物性的影響豪2硅膠濾餅打漿條件對漿料勻化效果的影響實驗室的干燥烘箱為最簡單的廂式干燥項日實驗1實驗2實驗3實驗機。在對載體硅膠濾餅進行廂式干燥實驗時,打漿轉(zhuǎn)速/(r·min)300600600600考察了不同干燥溫度下干燥時間對硅膠濾餅含打時/m20-3020-3040~5060~80一般較好好水量的影響,結果見圖3分層時間/min由表2可見,控制打漿轉(zhuǎn)速為600r/min、打·輸郵長漿時間為40~50min時,漿料勻化效果好,完全可滿足噴霧干燥的要求2.2.2漿料的總固物含量對硅膠產(chǎn)品粒徑的影響載體硅膠產(chǎn)品除了對其比孔容、孔徑和比表時間面積有很嚴格的要求外,還有2項重要的指標,干燥溫度:O-120℃;△-160℃即產(chǎn)品的平均粒徑和硅膠的流動性。前面的3圖3在不同干燥溫度下干燥時間對硅膠濾餅含水量的影響項物性指標主要與硅膠的反應制備過程有關,后由圖3可見,在不同的干燥溫度下,隨著干2項指標則與干燥過程直接相關,漿料的總固物燥時間的延長,濾餅中的含水量均逐漸降低;含量(質(zhì)量分數(shù)下同)和勻化效果直接影響著硅160℃恒溫下,濾餅的失水率比120℃恒溫時要膠的平均粒徑及其流動性。在相同的噴霧干燥快,且其達到最低含水量的時間也較短。表1為條件下,考察了漿料的總固物含量對硅膠平均粒120,160℃2種干燥溫度下硅膠的物性對比。徑的影響,結果見表3。囊1不網(wǎng)干燥溫度下的硅膠物性表3漿料總固物含量對硅膠平均粒徑的影響干爍溫度/℃實驗編號(漿料中的總固物)/%硅膠平均粒徑/m項目比孔容/(mL·g1)27孔徑/nm17.135.00比表面積/(m2·g1)386.00由表1可見,在120,160℃2種溫度下干燥的硅膠,其比孔容和孔徑均差異不大。由表3可見,在相同的噴霧干燥條件下,漿2.2離心噴霧干燥工藝條件對硅膠物性的影響料中H中國煤化工平均粒徑就越2.2.1濾餅打漿工藝條件對勻化效果的影響小;在中總固物質(zhì)量硅膠濾餅中的水質(zhì)量分數(shù)雖然高達85%,但分數(shù)CNMHG足聚烯烴催化由于其三維網(wǎng)絡狀結構的特性,將水分全部包裹劑硅膠載體平均粒徑約為50.00μm的要求148石化技術與應第26卷2.2.3勻化效果對硅膠粒子形狀及流動性能的4噴霧干燥工藝條件影響項目勻化效果的好壞決定著硅膠的粒子形狀及水的蒸發(fā)能力/(kgb)其流動性的優(yōu)劣。由圖4可見,漿料勻化好處理量(kgb2)時液滴遇到熱風后,表面水分均勻蒸發(fā),最終形卹(漿料總固物)/%入口風溫度/℃300-320成一個球狀硅膠顆粒;漿料勻化差時,液滴遇熱出口風溫度℃90-120風后,表面水分不能均勻蒸發(fā),液滴內(nèi)部被蒸發(fā)的水分就會從薄弱點噴出,形成異狀硅膠顆粒;漿料勻化一般時,未打散的濾餅小塊被轉(zhuǎn)盤拋出表5干燥機高心轉(zhuǎn)速對硅膠平均粒徑的影響后,就會形成一個帶棱角的硅膠顆粒。實驗編號離心轉(zhuǎn)速/(rmin1)平均粒徑/μm270002200027.101200052,001000056.00圖4不同勻化效果下液滴的干燥進程61.00考察了漿料勻化效果對硅膠流動性的影響,結果表明,漿料的勻化效果好,載體硅膠的由表5可見,干燥機離心轉(zhuǎn)速越高,硅膠平流動性就好。因此,要制備出流動性很好的載均粒徑越小。鑒于此,在一定的工藝條件下,通體硅膠產(chǎn)品,一定要控制好打漿勻化這一關鍵過調(diào)整離心轉(zhuǎn)速可制備出所需平均粒徑的硅膠。操作。當離心轉(zhuǎn)速達到12000r/min時,所得硅膠的平22.4離心轉(zhuǎn)速對硅膠平均粒徑的影響均粒徑為52.0μm,符合聚烯烴催化劑對硅膠載在離心噴霧干燥過程中,漿料進入噴霧干燥體平均粒徑的要求。因此,選擇噴霧干燥機的離機內(nèi),通過高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤,在離心力的作用下,心轉(zhuǎn)速為12000r/min將勻化的漿料霧化,霧滴遇熱風后被迅速干燥,2.2.5優(yōu)化工藝參數(shù)下的硅膠物性成為球狀細顆粒的硅膠產(chǎn)品。噴霧干燥機的采用離心噴霧干燥機,在硅膠濾餅打漿轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速,直接影響著漿料的霧化效果和產(chǎn)品的質(zhì)為600r/min、打漿時間為40~50min以及漿料量,更主要的是影響著硅膠的平均粒徑。在表4中總固物質(zhì)量分數(shù)為14%~16%、噴霧干燥機的所列的噴霧干燥工藝條件下,考察了干燥機離心離心轉(zhuǎn)速為12000r/min的優(yōu)化工藝參數(shù)下,制轉(zhuǎn)速對硅膠平均粒徑的影響,結果見表5備了4批硅膠(1-4),其物性見表6。衰6高心噴霧干燥優(yōu)化工藝參數(shù)下的硅膠物性比孔容/(mL·g1)1.541.601.551.40-1.60孔徑/mm16.00-25.00比表面積/(m2·g1)342.250.00-350.00堆密度/(g·mL“)0.28-0.32(Na20)/%0.110.12k(Fe2O3)/%0.04<0.10(Al2O3)/%0.18中國煤化工<0.25平均粒徑/57,62CNMH00-60.00聚烯烴催化劑用載體硅膠的性能指標。第2期曲其昌等.干燥過程對聚烯烴催化劑用載體硅膠物性的影響由表6可見,4組數(shù)據(jù)較為平行,重復性好;[3]王海曲其昌,姚培洪聚烯烴催化劑載體硅膠活化條件的研所得硅膠產(chǎn)品的比孔容為1.40~1.60mL/g、孔究[J]石化技術與應用2007,25(1):9-1徑為18.00~22.00mm、比表面積為290.00[4]李矬國趙麗娟,潘水康,等組合干燥應用及進展[J]化學工程,2006,34(1):8-9350.00m2/g、平均粒徑為4900~58.00μm,均5]劉柏平,任曉紅,陽水榮等硅膠負載型聚烯烴催化劑硅膠達到聚烯烴催化劑用載體硅膠的性能指標;且采載體孔結構分析[冂].中國有色金屬學報,1996,5(增刊):用離心噴霧干燥法制備的硅膠產(chǎn)品其比孔容和450-452.孔徑較廂式干燥法的(見表1)高。[6】 Mujumdar A S, Passos M L干燥研究和發(fā)展中的創(chuàng)新技術和趨勢[J].化工進展:干燥技術?？?1999,18(S):2-93結論[7]查國才,離心噴霧干燥機[]中國材料科技與設備,2007(4):15-19a廂式干燥法制備的硅膠流動性差,比孔容和孔徑較離心噴霧干燥法的低,且不能連續(xù)相關文獻鏈接:生產(chǎn)。[1]羅杰盛,姚培洪,曲其昌催化劑載體硅膠的制備及應用[]b.采用離心噴霧干燥法對硅膠濾餅進行干甘肅化工,2005,19(4):29-32燥時,優(yōu)化的工藝條件為:硅膠濾餅打漿轉(zhuǎn)速[2孫春燕,劉偉,景振華,等茂金屬催化劑載體的應用研究1600r/min、打漿時間40~50min,漿料中總固物硅膠的性質(zhì)與熱活化過程[].石油煉制與化工,2003,34(5):5-9質(zhì)量分數(shù)14%~16%、噴霧干燥機的離心轉(zhuǎn)速[3]孫春燕,劉偉,景振華,等茂金屬催化劑載體的應用研究Ⅱ12000r/min。在此條件下,可得到比孔容為間規(guī)選擇性茂金隅催化劑的負載化[門].石油煉制與化工,1.40~1.60mL/g、孔徑為18.0~22.0mm、比表面2003,34(9):28-31積為290.00~350.00m2/g、平均粒徑為49.004]劉瑞春,王欣硅膠干燥系統(tǒng)挖潛增效的新途徑[J]化工生58.00μm的硅膠產(chǎn)品,完全能夠滿足聚烯烴催化產(chǎn)與技術,2003,10(6):37-38[5]杜和兵.影響硅膠質(zhì)量因素的探索[J].內(nèi)蒙古石油化工劑用載體硅膠的性能指標。2001,27(4):188.[6]劉柏平,任曉紅,陽永榮,等硅膠負載型聚烯烴催化劑的研參考文獻:究Ⅵ用SEM研究硅膠載體的宏觀和微觀形態(tài)[J]化學反[1]朱洪法催化劑載體[M],北京:化學工業(yè)出版社,1980:454應工程與工藝,2000,16(3):228-2322]曲其昌,羅杰盛,姚培洪,等,干燥方式對硅膠性能的影[7]胡建人微波快速烘干硅膠的生產(chǎn)工藝研究[]包裝工程響[].石化技術與應用,2006,24(4):275-2771999,20(1):14-18Influence of drying process on physical property ofsilica gel carrier for polyolefine catalystQu Qichang, Liu Wenxia, Zhang Cuiling, Wang Hai, Zhang PingshengLanzhou Petrochemical Research Center, Petro China, Lanzhou 730060, ChinaAbstract: The filter cake of silica gel used as the drying process were: the beating rotate speed 600 r/carrier of polyolefine catalyst was dried by compart- min, the beating time 40-50 min, the mass fractionment drying and centrifugal spray drying respective- of total solid 14%-16% and the centrifugal speedly. The drying effect of the two kinds of drying of spray dryer 12 000 r/min The silica gel productprocess were compared, and the influences of the with specific pore volume 1. 40-1 60 mL g, aper-drying process on physical property of silica gel car- ture 18. 00-22 00 nm, specific area 290. 00rier were studied. The results showed that the fluidity 350. 00 m/g and the average particle size 49.00of the silica gel dried by compartment drying was not 58.00中國煤化工ood, and the specific pore volurwere smaller than that dried by centrifugal spray mentHCNMHGg: polyolefine:drying. The optimum conditions of centrifugal spray catalyst