一種高效填料的生產工藝的製作方法
2023-11-07 12:49:42
本發明涉及一種高效填料的生產工藝，屬於石油化工傳質分離設備技術領域。
背景技術：
在化學工程中，填料指裝於填充塔內的惰性固體物料，例如鮑爾環和拉西環等，其作用是增大氣-液的接觸面，使其相互強烈混合。散裝填料是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機的方式堆積在塔內，又稱為亂堆填料或高效填料。散裝填料根據結構特點不同，又可分為環形填料、鞍形填料、環鞍形填料及球形填料等。
目前填料塔已經廣泛地應用於化工、石油、醫藥、環保等工業領域的精餾、吸收、萃取等單元操作中，是一種傳統的流體接觸設備，用於氣—液、液—液之間的兩相接觸以實現質量傳遞或者化學反應，填料塔內部一般裝有一層或者多層填料，填料塔傳質性能的好壞主要取決於所用填料的性能，填料按其結構劃分可以分為規整填料和高效填料。
填料在使用時都處於高溫環境，並且傳質分離的物料成分複雜，往往呈酸性或者鹼性，使得填料非常容易在高溫的工作環境中被腐蝕和老化。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提出一種可以製得耐腐蝕、耐高溫的高效填料的生產工藝。
本發明為解決上述技術問題提出的技術方案是：一種高效填料的生產工藝，包括以下步驟：
（1）配料：所述高效填料的原料中各成分的質量百分比為：矽灰石：4.11-4.57%、透輝石：2.16-3.98%、乙醯丙酮：1.01-1.15％、骨炭：0.67-0.82%、鉻：1.1-1.3%、鈦：1.2-1.4%、鈮：0.5-0.7%、鋅：0.1-0.2%、釹：0.02-0.13%、銪：0.05-0.09%、鋁：1.3-1.8%，餘量為粘土；
（2）粉碎：使用粉碎機將上述的原料分別粉碎，粉碎後原料的粒徑在3mm-15mm之間；
（3）混合球磨：將原料按所述質量百分比放入混合球磨儀進行混合球磨，混合球磨後原料的粒徑在300-350目之間；
（4）練泥：將混合球磨後的原料加水混合，加水後原料水分含量為27-31%，將加水後的原料放入真空練泥機進行練泥，真空度為0.02-0.16Mpa；
（5）成型：使用模具壓製成填料形狀；
（6）低溫乾燥：將成型後的高效填料送入低溫乾燥機進行低溫乾燥，控制乾燥溫度為65-70℃，乾燥至成型填料水份小於5%；
（7）入窯燒制：將成型後的填料送入隧道窯燒制；
（8）冷卻：燒制後冷到210-230℃時,取出空冷至室溫；
（9）超聲波清洗：將高效填料置於濃度為15%～20%的氯化鈉溶液中，利用超聲波發生裝置對所述氯化鈉溶液施加超聲波，超聲波的頻率和聲強分別是17KHZ～27MHZ和8～15W/cm2；
（10）在高效填料外表面塗覆石墨烯塗層：
所述石墨烯塗層由石墨烯固化後得到，其中石墨烯的溶液中各成分的質量百分比為：石墨烯：6.2-6.4%，分散劑：2.2-2.4%，表面活性劑：1.4-2.1%，消泡劑：2.2-3.1%，膠黏劑：17.3-17.5%，餘量為異丙醇；
所述膠黏劑為環氧丙烯酸樹脂、丁苯橡膠、聚丙烯腈及聚氨基甲酸酯的至少一種；
所述分散劑為聚氯乙烯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚氯乙烯及聚乙烯吡咯烷酮的至少一種；
所述表面活性劑為聚丙烯酸鈉、海藻酸鈉、硬脂酸鈉及十六烷基磺酸鈉的至少一種；
所述消泡劑為苯乙醇油酸酯、二甲基矽油、GP消泡劑及聚二甲基矽氧烷的至少一種。
上述技術方案的改進是：步驟（1）中所述高效填料的原料中各成分的質量百分比為：矽灰石：4.11%、透輝石：2.16%、乙醯丙酮：1.01％、骨炭：0.67%、鉻：1.1%、鈦：1.2%、鈮：0.5%、鋅：0.1%、釹：0.02%、銪：0.05%、鋁：1.3%，餘量為粘土。
上述技術方案的改進是：步驟（1）中所述高效填料的原料中各成分的質量百分比為：矽灰石：4.57%、透輝石：3.98%、乙醯丙酮：1.15％、骨炭：0.82%、鉻：1.3%、鈦：1.4%、鈮：0.7%、鋅：0.2%、釹：0.13%、銪：0.09%、鋁：1.8%，餘量為粘土。
本發明採用上述技術方案的有益效果是：
（1）使用真空練泥機，使得原料各組分分布趨於均勻，結構比較緻密，泥料的可塑性和乾燥強度都有所提高；
（2）通過低溫乾燥使得成型填料水份小於3%，使得燒制時間大幅縮短並且能耗降低；
（3）使用電場激活熱壓輔助燃燒爐燒結，耗能低效率高，製得填料強度高；
（4）高效填料燒制後通過超聲波清洗，有效去除了表面灰塵，提高之後塗覆塗層的質量；
（5）在填料的表面塗覆石墨烯塗層，用石墨烯極高的導熱性，熱量能迅速沿著石墨烯薄膜進行面傳遞，並迅速傳遞到填料內部，縮短了待分離原油氣體向填料傳熱所需的時間，提高了填料的散熱速度，降低了填料的溫度，從而大大提高了填料的工作效率。
具體實施方式
實施例一
本實施例的高效填料的生產工藝，包括以下步驟：
（1）配料：所述高效填料的原料中各成分的質量百分比為：矽灰石：4.11%、透輝石：2.16%、乙醯丙酮：1.01％、骨炭：0.67%、鉻：1.1%、鈦：1.2%、鈮：0.5%、鋅：0.1%、釹：0.02%、銪：0.05%、鋁：1.3%，餘量為粘土；
（2）粉碎：使用粉碎機將上述的原料分別粉碎，粉碎後原料的粒徑在3mm-15mm之間；
（3）混合球磨：將原料按所述質量百分比放入混合球磨儀進行混合球磨，混合球磨後原料的粒徑在300-350目之間；
（4）練泥：將混合球磨後的原料加水混合，加水後原料水分含量為27-31%，將加水後的原料放入真空練泥機進行練泥，真空度為0.02-0.16Mpa；
（5）成型：使用模具壓製成填料形狀；
（6）低溫乾燥：將成型後的高效填料送入低溫乾燥機進行低溫乾燥，控制乾燥溫度為65-70℃，乾燥至成型填料水份小於5%；
（7）入窯燒制：將成型後的填料送入隧道窯燒制；
（8）冷卻：燒制後冷到210-230℃時,取出空冷至室溫；
（9）超聲波清洗：將高效填料置於濃度為15%～20%的氯化鈉溶液中，利用超聲波發生裝置對所述氯化鈉溶液施加超聲波，超聲波的頻率和聲強分別是17KHZ～27MHZ和8～15W/cm2；
（10）在高效填料外表面塗覆石墨烯塗層：
所述石墨烯塗層由石墨烯固化後得到，其中石墨烯的溶液中各成分的質量百分比為：石墨烯：6.2-6.4%，分散劑：2.2-2.4%，表面活性劑：1.4-2.1%，消泡劑：2.2-3.1%，膠黏劑：17.3-17.5%，餘量為異丙醇；
所述膠黏劑為環氧丙烯酸樹脂、丁苯橡膠、聚丙烯腈及聚氨基甲酸酯的至少一種；
所述分散劑為聚氯乙烯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚氯乙烯及聚乙烯吡咯烷酮的至少一種；
所述表面活性劑為聚丙烯酸鈉、海藻酸鈉、硬脂酸鈉及十六烷基磺酸鈉的至少一種；
所述消泡劑為苯乙醇油酸酯、二甲基矽油、GP消泡劑及聚二甲基矽氧烷的至少一種。
實施例二
本實施例的高效填料的生產工藝，包括以下步驟：
（1）配料：所述高效填料的原料中各成分的質量百分比為：矽灰石：4.57%、透輝石：3.98%、乙醯丙酮：1.15％、骨炭：0.82%、鉻：1.3%、鈦：1.4%、鈮：0.7%、鋅：0.2%、釹：0.13%、銪：0.09%、鋁：1.8%，餘量為粘土；
（2）粉碎：使用粉碎機將上述的原料分別粉碎，粉碎後原料的粒徑在3mm-15mm之間；
（3）混合球磨：將原料按所述質量百分比放入混合球磨儀進行混合球磨，混合球磨後原料的粒徑在300-350目之間；
（4）練泥：將混合球磨後的原料加水混合，加水後原料水分含量為27-31%，將加水後的原料放入真空練泥機進行練泥，真空度為0.02-0.16Mpa；
（5）成型：使用模具壓製成填料形狀；
（6）低溫乾燥：將成型後的高效填料送入低溫乾燥機進行低溫乾燥，控制乾燥溫度為65-70℃，乾燥至成型填料水份小於5%；
（7）入窯燒制：將成型後的填料送入隧道窯燒制；
（8）冷卻：燒制後冷到210-230℃時,取出空冷至室溫；
（9）超聲波清洗：將高效填料置於濃度為15%～20%的氯化鈉溶液中，利用超聲波發生裝置對所述氯化鈉溶液施加超聲波，超聲波的頻率和聲強分別是17KHZ～27MHZ和8～15W/cm2；
（10）在高效填料外表面塗覆石墨烯塗層：
所述石墨烯塗層由石墨烯固化後得到，其中石墨烯的溶液中各成分的質量百分比為：石墨烯：6.2-6.4%，分散劑：2.2-2.4%，表面活性劑：1.4-2.1%，消泡劑：2.2-3.1%，膠黏劑：17.3-17.5%，餘量為異丙醇；
所述膠黏劑為環氧丙烯酸樹脂、丁苯橡膠、聚丙烯腈及聚氨基甲酸酯的至少一種；
所述分散劑為聚氯乙烯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚氯乙烯及聚乙烯吡咯烷酮的至少一種；
所述表面活性劑為聚丙烯酸鈉、海藻酸鈉、硬脂酸鈉及十六烷基磺酸鈉的至少一種；
所述消泡劑為苯乙醇油酸酯、二甲基矽油、GP消泡劑及聚二甲基矽氧烷的至少一種。
由於原料可塑性好，所述步驟（5）成型時，可以將原料壓製成拉西環、階梯環或者鮑爾環狀。
本發明不局限於上述實施例。凡採用等同替換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。