一种催化剂磨损指数的评价装置的制作方法

本实用新型涉及催化裂化催化剂磨损性能评价领域，具体地，涉及一种催化剂磨损指数的评价装置。

背景技术：

粉末状催化剂在流化床中的耐磨损性能是催化剂重要生产指标之一。催化剂在催化裂化提升管、鼓泡流化床、再生器、旋风分离器以及输送管道中会发生催化剂颗粒间相互碰撞，催化剂颗粒与输送管壁间的磨损。催化剂经过磨损后产生细粉会随着烟气进入大气而污染大气，或者进入未反应的油浆中。催化剂经碰撞破碎后颗粒减小，会影响催化剂在输送管中的流动、增加再生器、反应器中的压降。催化剂耐磨性能好是流化床平稳生产的重要保障。

ASTM D5757-11公开了一种通过空气喷射磨损方式，测定催化裂化催化剂磨损性能的方法。催化剂装在长710mm，内径为35mm的磨损管中，一定速度的经过加湿的空气通过3个品字分布的直径为0.381mm的微孔，使装在磨损管中的催化剂流化，产生颗粒间碰撞和颗粒与器壁间磨损，分别收集第1h淘析出的细粉和第5h淘析出的细粉，计算淘析出的细粉量占装样量的百分比。淘析出的细粉量越大，则催化剂耐磨损性能越差。这种装置是催化剂在常温状态下评价其耐磨损性能。而工业实际应用时，催化剂在提升管中的温度为450℃～580℃，在再生器中的温度为650℃～750℃。催化剂都是在高温环境中产生磨损。此方法不能真实反映催化剂的耐磨性能。

Q/SH 3360 209-2006公开了一种通过空气喷射磨损方式，测定催化裂化催化剂磨损性能的方法。催化剂装在一个特殊构造的部件中，将一定速度的经过加湿的空气通过毛细管孔，使装在磨损管中的催化剂在玻璃弯管中来回移动，产生磨损。第一小时吹出的细粉弃去不计，收集后四小时吹出的试样，计算平均每小时磨损百分数，作为试样的磨损指数。计算淘析出的细粉量占装样量的百分比。淘析出的细粉量越大，则催化剂耐磨损性能越差。该方法也是在室温下评价的，不能真实反映催化剂在高温使用环境下的耐磨性能。

Q/SH 3360 208-2006公开了一种通过空气喷射磨损方式，测定催化裂化催化剂磨损性能的方法。催化剂装在长440mm，内径为25mm的磨损管中，一定速度的经过加湿的空气通过1个直径为1mm的孔，使装在磨损管中的催化剂在石英磨损直管中流化，产生磨损，第一小时吹出的细粉弃去不计，收集后四小时吹出的试样，计算平均每小时磨损百分数，作为试样的磨损指数。淘析出的细粉量越大，则催化剂耐磨损性能越差。该方法也是在室温下评价的，不能真实反映催化剂在高温使用环境下的耐磨性能。

CN202281732U公开了一种催化剂磨损指数测定装置。包括磨损输送管，样品沉降室，细粉收集槽，在磨损测试管和样品沉降室外装有加热炉。磨损测试管的加热温度设定为400℃～500℃，样品沉降室的加热温度设定为200℃～300℃。这种测定装置能得到催化剂热态磨损指数，能反映催化剂工业运行下的催化剂耐磨强度。此专利没有提及其装置具体尺寸。加热状态下产生流化的气体受热膨胀，特别是沉降室也处于200℃～300℃时，仅依靠沉降室的直径扩大而降低流化气体速度，并不能充分降低流化气体速度，收集到的细粉中存在大量非磨损产生的细粉，而是催化剂样品中的小颗粒。这样就不能正确评价催化剂耐磨性能。通过蒸干细粉收集槽中的水分来收集细粉的方法浪费能源，延长试验时间，且水分的去除程度影响细粉的真实计量。

US6930067公开了一种提高催化剂可接近性的催化剂制备方法，其实施例中提及一种热态磨损评价方法。气体通过3个喷嘴孔，在磨损管中产生磨损，磨损管置于700℃高温下，与磨损管顶端相连的沉降器降低气速，使＞20μm的颗粒落回磨损管中，而＜20μm的颗粒进入收集袋中。此方法中没有公开评价催化剂热态磨损指数评价装置的具体部件及部件的设计尺寸。

技术实现要素：

本实用新型的发明人研究发现，现有测量催化剂磨损指数的方法存在以下缺陷：1)大量细粉粘附在沉降器内壁未收集入细粉收集器中，影响分析结果的一致性的缺陷；2)随着试验时间的延长，细粉收集器的出气孔道被细粉堵塞，导致评价气流的流速逐渐下降，催化剂颗粒之间、催化剂颗粒与磨损管的器壁间的磨损力量减弱，影响磨损评价结果的一致性。

本实用新型的目的是为了解决现有测定催化裂化催化剂的磨损指数的结果一致性不足的问题，提供了一种催化剂磨损指数的评价装置。特别是可以评价催化裂化催化剂在处于高温状态下的热态磨损性能，模拟催化裂化剂工业使用状态下的磨损情况。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种催化剂磨损指数的评价装置，其中，该评价装置包括：依次顺序连通的气流流量控制单元、加湿器3、预热器4、气体分布器5、磨损管7、沉降器8和细粉收集器9；在磨损管7的外部设置加热套6；在沉降器8的外部设置振动部件10，振动部件10用于对沉降器8进行敲击以实施间歇振动；在沉降器8的内壁涂覆有防静电膜涂层。

优选地，所述气流流量控制单元包括自力式流量控制阀1a和流量显示表2a。

优选地，所述气流流量控制单元包括PLC控制调节组件1b和压力传感器2b。

优选地，细粉收集器9包括电磁阀和两个以上并联的细粉收集筒，通过电磁阀的开关，使沉降器8的出气口与不同的细粉收集筒连通。

优选地，振动部件10包括撞击沉降器8的敲击锤和驱动所述敲击锤往复运动的驱动部件，其中所述驱动部件为空气压力驱动或者电磁吸合压缩弹簧驱动。

优选地，气体分布器5上分布有微孔，所述微孔的直径为0.15～0.45mm，优选为0.25～0.40mm。

优选地，所述微孔的数量为3～10个，优选3～7个。

优选地，所述微孔的排列形式为正三角形排列。

优选地，磨损管(7)的内部直径尺寸为30～75mm，优选为35～50mm。

通过本实用新型提供的方法，采用气体流量控制单元和控制所述评价气流恒定的方法可以稳定评价气流的体积流量，使催化剂进行的磨损过程恒定；设置振动部件和/或防静电涂层可以有效地克服催化剂细粉颗粒的粘附损失影响，可以保证催化剂磨损性能的评价结果的一致性好。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是根据本实用新型的一种实施方式的催化剂磨损指数的评价装置的示意图；

图2是根据本实用新型的另一种实施方式的催化剂磨损指数的评价装置的示意图。

附图标记说明

1a、自力式流量控制阀 1b、PLC控制调节组件 2a、流量显示表

2b、压力传感器 3、加湿器 4、预热器

5、气体分布器 6、加热套 7、磨损管

8、沉降器 9、细粉收集器 10、振动部件

具体实施方式

以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本实用新型还提供了一种催化剂磨损指数的评价装置，其中，该评价装置包括：依次顺序连通的气流流量控制单元、加湿器3、预热器4、气体分布器5、磨损管7、沉降器8和细粉收集器9；在磨损管7的外部设置加热套6；在沉降器8的外部设置振动部件10，振动部件10用于对沉降器8进行敲击以实施间歇振动；在沉降器8的内壁涂覆有防静电膜涂层。

根据本实用新型，优选情况下，所述气流流量控制单元包括自力式流量控制阀1a和流量显示表2a。流量显示表2a的两端连接分别自力式流量控制阀1a和加湿器3。

根据本实用新型，优选情况下，所述气流流量控制单元包括PLC控制调节组件1b和压力传感器2b。PLC控制调节组件1b连接加湿器3，压力传感器2b设置在加湿器3上，测定加湿器3中的压力变化反馈给PLC控制调节组件1b。

根据本实用新型，优选情况下，细粉收集器9包括电磁阀和两个以上并联的细粉收集筒，通过电磁阀的开关，使沉降器8的出气口与不同的细粉收集筒连通。所述细粉收集筒可以是由纤维制滤芯、陶瓷烧结滤芯、不锈钢烧结过滤芯或聚丙烯过滤芯制成。所述细粉收集筒的外观形式可以是筒状、袋状，但不仅限于上述形状及材质。

本实用新型的一种实施方式中，通过自力式流量控制阀1a实现流量稳定的控制。自力式流量控制阀1a的作用是在阀的进出口压差变化的情况下，通过感压膜和弹簧的作用，调节相应的平衡阀，维持通过阀门的流量恒定，从而保证提供的评价气流的体积流量恒定不变。

本实用新型的另一种实施方式中，通过PLC控制调节组件1b实现流量稳定的控制。PLC控制调节组件1b包括PLC控制器和质量流量计。当细粉收集器被细粉颗粒堵塞引起评价气流的压力增加，导致评价气流的流量下降，减弱了催化剂的正常流化时，通过压力传感器传输给PLC控制器压力信号，PLC控制器经过计算输出指令给质量流量计，重新调整流量输出，保证提供的评价气流的体积流量稳定不变。其中PLC控制调节组件1b精确稳定评价气流的体积流量，质量流量计的精度至少为1％，优选为0.5％。

本实用新型的另一种实施方式中，当细粉收集器被细粉颗粒堵塞引起评价气流的压力增加，导致评价气流的流量下降，减弱了催化剂的流化时，可以通过控制细粉收集器9中的电磁阀的开关，将从沉降器8分离得到的催化剂细粉引入到新的细粉收集筒中。电磁阀的开关控制可以根据评价气流的气压增加至105～110％时执行不同的细粉收集筒之间的转换。

本实用新型还可以有另外一种实施方式实现控制所述评价气流的体积流量为恒定：通过PLC控制调解组件或者自力式流量控制阀，并结合具有两个以上并联的细粉收集筒和电磁阀的细粉收集器9。

根据本实用新型，设置所述振动部件10间歇敲击所述沉降器8，用于将粘附在所述沉降器8的内壁的催化剂细粉震落。优选情况下，振动部件10包括撞击沉降器8的敲击锤和驱动所述敲击锤往复运动的驱动部件，其中所述驱动部件为空气压力驱动或者电磁吸合压缩弹簧驱动。可以控制振动部件10间隙敲击沉降器8的外壁。优选地，所述间歇敲击的方法为每隔30～60min进行至少一组敲击，每组敲击间的间隔为3～5min；每组敲击中进行的敲击次数为至少一次，每组敲击中进行敲击的频率为3～5次/min。

根据本实用新型，优选情况下，振动部件10为交流牵引电磁铁、气动敲击锤或者往复振动器。

根据本实用新型，气体分布器5可以为气体分布板。所述气体分布板可以为圆形的石英片，其上均匀分布有微孔。优选情况下，气体分布器5上分布有微孔，所述微孔的直径为0.15～0.45mm，优选为0.25～0.40mm。

优选地，所述微孔的数量为3～10个，优选3～7个。

优选地，所述微孔的排列形式为正三角形排列。以保证评价气流的分布效果，提供合适的评价气流。

本实用新型中，所述加湿器3可以为直筒状容器，其中注入液体，将评价气流通过其中进行充分接触，增加评价气流的湿度。液体可以为水。

本实用新型中，所述预热器4可以是以电阻加热方式或电加热夹套加热方式对评价气流行预热，以达到需要的温度。可以在评价气流进行预热的过程中，将评价气流通过在用于预热的容器中填加的填料，以增加评价气流实现充分的换热。

根据本实用新型，磨损管7可以为一个内壁光滑的石英直管，优选情况下，磨损管7的内部直径为30～75mm，优选35～50mm。更优选地，在磨损管7的入口处设置测温热偶A，监控评价气流的气流温度；在磨损管7的出口处设置测温热偶B，监控催化剂的评测温度。在磨损管7的出口处还可以设置湿度测量设备，如湿度测量仪，以测定评价气流在室温下的相对湿度。

本实用新型中加热套6设置用于加热磨损管7。加热套6可以采用两段或多段加热炉实现。催化剂加入到磨损管7中，加热套6可以补偿评价气流加热催化剂，帮助对磨损管7中的催化剂进行补偿加热。所述加热炉可以为立式电阻加热炉或电加热夹套式加热炉。

本实用新型中，沉降器8可以有三段结构，中间段为圆柱体，例如长为450mm直径为150mm，在圆柱体的两端为具有锥台结构的上半部和下半部。例如上半部的锥台结构的高度为100mm底部直径为150mm顶部直径为20mm；下半部的锥台结构的高度为300mm顶部直径为150mm底部直径为35mm。沉降器内壁光滑。沉降器圆柱体直径与采用评价气体流量有关，圆柱体直径必须足够大以尽量保证催化剂平均粒径20μm以下的颗粒沉降在沉降器内，而平均粒径大于20μm的颗粒由评价气流携带进入细粉收集器中。沉降器的内壁光滑。一种优选实施方式中，沉降器8的内壁涂覆有防静电膜涂层。

本实用新型中，所述催化剂磨损指数的评价装置在进行催化剂磨损指数评价的过程中，只有磨损管7处于高温加热状态，沉降器8处于室温没有加热。因此从沉降器8淘析出的细粉可以直接收集，无需考虑高温对细粉收集器9的影响，方便操作，节约试验时间。

根据本实用新型的一种优选实施方式，如图1所示，催化剂磨损指数的评价装置包括：自力式流量控制阀1a，用于将气流进行流量稳定提供体积流量恒定的评价气流；流量显示表2a，用于显示流量值；加湿器3、预热器4和气体分布器5，用于加湿、预热和分布以提供室温下相对湿度为10％RH～80％RH、温度为400～800℃(优选为600～750℃)的评价气流；磨损管7外部的加热套6可以用于辅助评价气流将催化剂达到评测温度；沉降器8可以用于将催化剂经流化磨损后产生的催化剂磨损颗粒进行沉降分离，而沉降分离产生的催化剂细粉可以通过细粉收集器9进行收集，最终根据收集的催化剂细粉的颗粒重量评价催化剂的磨损性能；在沉降器8外部设置的振动部件10可以用于间隙敲击沉降器8以实施间歇振动，使粘附在沉降器8的内壁的细粉颗粒掉落重新进行流化磨损。在沉降器8的内壁涂覆有防静电膜涂层。

根据本实用新型的另一种优选实施方式，如图2所示，催化剂磨损指数的评价装置包括：PLC控制调节组件1b，用于将气流进行流量稳定提供体积流量恒定的评价气流；压力传感器2b，用于测定评价气流的压力并向PLC控制调节组件1b提供压力反馈信号；加湿器3、预热器4和气体分布器5，用于加湿、预热和分布以提供室温下相对湿度为10％RH～80％RH、温度为400～800℃(优选为600～750℃)的评价气流；磨损管7外部的加热套6可以用于辅助评价气流将催化剂达到评测温度；沉降器8可以用于将催化剂经流化磨损后产生的催化剂磨损颗粒进行沉降分离，而沉降分离产生的催化剂细粉可以通过细粉收集器9进行收集，最终根据收集的催化剂细粉的颗粒重量评价催化剂的磨损性能；在沉降器8外部设置的振动部件10可以用于间隙敲击沉降器8以实施间歇振动，使粘附在沉降器8的内壁的细粉颗粒掉落重新进行流化磨损。在沉降器8的内壁涂覆有防静电膜涂层。

使用本实用新型的装置评价催化剂的磨损性能的方法包括：连续进行所述流化磨损5h；分别收集并称重所述流化磨损进行前1h和后4h产生的细粉颗粒；计算前1h细粉颗粒的重量占所述催化剂的重量百分率，称为1h细粉损失百分率％；计算后4h细粉颗粒与前1h细粉颗粒的重量之和占所述催化剂的重量百分率，称为5h细粉损失百分率％。

优选地，先进行流化磨损1h，收集细粉并称重，然后继续进行流化磨损4h，收集细粉并称重。

具体地，通过下式计算1h细粉损失百分率和5h细粉损失百分率：

1h细粉损失百分率％＝(1h细粉收集量/装样量)×100％；

5h细粉损失百分率％＝[(1h细粉收集量+后续流化4h后细粉收集量)/装样量]×100％。

结合图1说明本实用新型的一种优选实施方式的评价装置的操作过程：将一定量的待测催化剂放入磨损管7中，设定评价气流的体积流量为100～1000mL/min并经过加湿、预热和气流分布后对催化剂进行预热至评测温度，得到待测催化剂，同时启动加热套6进行加热补偿和保温；设定评价气流的体积流量为2000～7000mL/min，依次经过自力式流量控制阀1a、流量显示表2a、加湿器3、预热器4、气体分布器5、磨损管7、沉降器8和细粉收集器9。自力式流量控制阀1a、流量显示表2a保证评价装置中评价气流的流量稳定。振动部件10按照设定自动敲击沉降器8，振动沉降器8的内壁上吸附的颗粒掉落。评价装置按照磨损测定要求进行1h和5h，并收集获得的细粉。进一步优选地，细粉收集器9包括电磁阀和两个以上并联的细粉收集筒，通过电磁阀的开关，使沉降器8的出气口与不同的细粉收集筒连通。

结合图2说明本实用新型的另一种优选实施方式的评价装置的操作过程：将一定量的催化剂放入磨损管7中，设定评价气流的体积流量为100～1000mL/min并经过加湿、预热和气流分布后对催化剂进行预热至评测温度，得到待测催化剂，同时启动加热套6进行加热补偿和保温；将评价气体通过PLC控制调节组件1b获得体积流量恒定的评价气流，依次通入加湿器3、预热器4、气体分布器5、磨损管7、沉降器8和细粉收集器9，通过设置在加湿器3上的压力传感器2b测定评价气流的压力并向PLC控制调节组件1b提供压力反馈信号，控制评价气流的体积流量恒定。振动部件10按照设定自动敲击沉降器8，振动沉降器8的内壁上吸附的颗粒掉落。评价装置按照磨损测定要求进行1h和5h，并收集获得的细粉。进一步优选地，细粉收集器9包括电磁阀和两个以上并联的细粉收集筒，通过电磁阀的开关，使沉降器8的出气口与不同的细粉收集筒连通。

本实用新型的另一种优选实施方式的评价装置的操作过程：将一定量的催化剂放入磨损管7中，设定评价气流的体积流量为100～1000mL/min并经过加湿、预热和气流分布后对催化剂进行预热至评测温度，得到待测催化剂，同时启动加热套6进行加热补偿和保温；将评价气体经过流量计依次通入加湿器3、预热器4、气体分布器5、磨损管7、沉降器8和细粉收集器9，细粉收集器9包括电磁阀和两个以上并联的细粉收集筒，通过设置在加湿器3上的压力传感器2b测定评价气流的压力，并根据压力值控制电磁阀更换沉降器8出口连通不同的细粉收集筒，保证评价过程中评价气流的体积流量恒定。振动部件10按照设定自动敲击沉降器8，振动沉降器8的内壁上吸附的颗粒掉落。评价装置按照磨损测定要求进行1h和5h，并收集获得的细粉。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。