Устройство для пропитки пористых материалов

Область техники
Полезная модель относится к области нефтехимического синтеза, приготовления катализаторов, а именно к способу пропитки пористых материалов, и может быть применимаа в любой области промышленности, где требуется пропитка таких материалов.
Уровень техники
В настоящее время применяются жесткие требования к качеству нефтепродуктов, поэтому возникает необходимость совершенствования катализаторов для очистки от примесей и, следовательно, технологии приготовления используемых катализаторов и их носителей.
Для пропитки носителей помимо унифицированных реакторов используют нестандартные пропиточные аппараты периодического и непрерывного действия, производительность которых в промышленных условиях составляет 100-2000 кг/сут. [Мухленов И.П. Технология катализаторов. Ленинград. Химия. 1989, 179 с.].
В промышленности для пропитки пористых материалов обычно используется горизонтальный цилиндрический бак, вращающийся вокруг своей оси.
Известно устройство пропитки шлаковой ваты битуминозной семью под вакуумом, описанное в патенте SU 50025 A1. Конструктивно аппарат представляет собой цилиндрический железный резервуар с выпуклым днищем, имеющий герметично закрывающуюся крышку со свинцовой прокладкой на откидных барабанах. Внутри установлены нагревательные трубы, пресс. Основная особенность данного изобретения – пропитывание под вакуумом за счет чего достигается отсутствие потерь бензина, ускорение заполнения резервуара, равномерная пропитка неоднородно спрессованной шлаковаты.
В патенте SU 1776450 A1описан аппарат пропитывания кольцеобразных изделий из пористых материалов. Устройство включает в себя ванну для пропиточной жидкости, полое тело, приспособление для установки изделий над ванной, телескопический элемент, механизм погружения полого тела в ванную. Отличительной особенностью данного аппарата является то, что он снабжен средством подачи в него воздуха и гильзой, герметично и неподвижно установленной на раме. За счет этой модернизации расширяются технологические возможности.
Наиболее приближен по технической сущности аппарат для пропитки пористых материалов, представленный в патенте SU 545394 A1, опубликован 05.02.1977. Из положительных тенденций данного изобретения можно отметить конструктивную простоту, быстроту загрузки. Аппарат представляет собой цилиндрическую емкость с устройством для погружения в виде решетки с возможностью поворота относительно горизонтальной оси, штуцер для создания вакуума. Основным недостатком изобретения является то, что вращение происходит вокруг продольной оси, при этом пропитываемый носитель при вращении в большей степени скользит по внутренней поверхности, а не перемешивается, из-за этого увеличивается время полной пропитки и снижается ее равномерность.
Задачей предлагаемого изобретения является преодоление недостатков предшествующего уровня техники, а также повышение эффективности и равномерности пропитки пористых материалов за счет изменения формы ёмкости и геометрии вращения.
Перечень чертежей
На фиг. 1 представлено схематичное изображение заявленного устройства.
Раскрытие полезной модели
Для достижения поставленной задачи и технического результата предложено устройство для пропитки пористых материалов, которое состоит из стальной стойки 2, на которой смонтирован корпус бака 1, выполненный из полипропилена, и мотор-редуктор 4, корпус бака 1 вращается в подшипниках 3, вращение от привода передается корпусу через соединительную муфту 5, при этом корпус бака 1 установлен вертикально и состоит из трех частей:
- средняя часть – многогранник,
- верхняя и нижняя части – усеченные пирамиды с верхним люком 7 и нижним люком 8,
при этом нижний люк 8 снабжен решеткой и клапаном для отвода жидкости, а также устройство содержит душирующее устройство 6, через которое осуществляется подача реагента в корпус бака 1.
В предлагаемом нами пропиточном баке указанный недостаток приближенного изобретения, заключающийся в недостаточной эффективности и равномерности пропитки пористых материалов, устраняется за счет двух главных особенностей:
1. Сложной формой корпуса.
2. Направлением вращения вокруг поперечной оси.
Принцип действия данного устройства основан на вращении его с продуктом и одновременной подачи реагентов через душирующее устройство 6. За счет вертикального расположения бака и трапециеобразному сужению с двух сторон материал при вращении вокруг поперечной горизонтальной оси будет пропитан равномерно, не оставляя застойных зон в углах. В пропиточных цилиндрических баках с вращением вдоль продольной оси такие застойные зоны находятся близ стенок корпуса, а полная пропитка материала происходит только в верхних слоях. В предложенном устройстве пропитываемый носитель при вращении не скользит по внутренней поверхности, а перемешивается, из-за этого уменьшается время полной пропитки и увеличивается ее равномерность. Ниже в таблице №1 представлены характеристики пропиточного бака:
Таблица №1 Технические характеристики
<b>Наименование показателя</b>
<b>Значение</b>
Материал корпуса бака
Полипропилен
Частота вращение, об/мин
2,0-4,5
Максимальная температура рабочей среды, °С
80
К преимуществам полезной модели также можно отнести материал корпуса – полипропилен. Полипропилен является недорогим материалом с высокой термостойкостью (начинает размягчаться при 130-140°C), химически стойкий, практически не подвергающийся коррозионному растрескиванию. Заметное воздействие на него оказывают только сильные окислители - хлорсульфоновая кислота, дымящая азотная кислота, галогены, олеум. Также, в отличие от полиэтилена на полипропилене не остаются царапины, в которых могли бы накапливаться частицы материала.
Душирующее устройство 6 может быть закреплено на  стальной стойке 2, либо любым другим образом так, чтобы его рабочая часть находилась внутри бака 1.
Наличие стальной стойки 2, на которой монтируется корпус бака 1, обеспечивает устойчивость конструкции, находящейся в подвешенном состоянии, и правильную амплитуду вращения бака 1, т.е. является существенным для работы устройства.
Мотор-редуктор 4, подшипники 3 и соединительная муфта 5 обеспечивают соответственно работу устройства и вращение бака 1, т.е. также являются существенными элементами устройства, поскольку без них работа и вращение бака невозможна в принципе.
Наличие верхнего и нижнего люка, а также решетки, клапана и душирующего устройства служит для подачи, загрузки и выгрузки обрабатываемого материала и реагентов для обработки и очевидно, что осуществить пропитку материала и его извлечение без указанных устройств не представляется возможным, т.е. указанные конструктивные элементы устройства являются неотъемлемыми и без них функционирование устройства по своему назначению (пропитка) невозможно.
Осуществление изобретения
Были проведены экспериментальные исследования по эффективности предложенной конструкции.
Пример
Для исследований использовалась технология приготовления катализаторов методом пропитки. В качестве материала пропитки использовался стандартный пористый носитель на основе оксида алюминия в виде гранул, загруженный через люк 7.
Пропитку носителя осуществляли раствором хлорида серебра, который подавался в бак через душирующее устройство 6.
Температура внутри бака пропитки составляла 50°С, материал бака – полипропилен, частота вращения бака 4 об/мин, время работы устройства составило 20 мин.
Затем через люк 8 осуществили выгрузку материала.
Эффективность и полноту пропитки оценивали по разнице в весе исходного и конечного продукта. Равномерность пропитки оценивалась визуально.
Экспериментальные исследования показали, что данное устройство за 20 минут обеспечивает полное и равномерное пропитывание материала, что является высоким показателем эффективности.