雙孔心形柱狀催化劑載體的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙孔心形柱狀催化劑載體，包括擠出呈柱條狀的載體顆粒，所述載體顆粒的橫截面呈雙孔心形，所述雙孔心形橫截面的外輪廓由兩個(gè)半徑為R的大圓弧和兩個(gè)邊長2R的直邊圍合而成，兩個(gè)大圓弧的一端相接，另一端分別與兩條直角邊的一端相接；二條直邊相接于另一端點(diǎn)；所述雙孔心形橫截面的內(nèi)輪廓由兩個(gè)半徑r的貫穿通孔的環(huán)邊構(gòu)成。該催化劑載體具有優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局，可以大大降低與反應(yīng)物間的摩擦，減小局部應(yīng)力；并且增加了比表面積，加大了反應(yīng)物的流動性，減小了催化劑床層的壓降，也減小了結(jié)焦的可能性。同時(shí)本實(shí)用新型的催化劑載體能夠使催化劑的利用率更高，使用壽命更長。
【專利說明】
雙孔心形柱狀催化劑載體
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及石油和化工工業(yè)所用催化劑載體設(shè)計(jì)技術(shù)，具體地指一種雙孔心形柱狀催化劑載體。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，工業(yè)使用的催化劑大致分為非負(fù)載型和負(fù)載型兩種。對于負(fù)載型催化劑來說，催化劑的活性組分擔(dān)載在催化劑載體上，催化劑載體主要用于支持活性組分，使催化劑具有特定的物理性狀，而載體本身一般并不具有催化活性。催化劑載體能使制成的催化劑具有合適的形狀、尺寸和機(jī)械強(qiáng)度，以符合工業(yè)反應(yīng)器的操作要求。催化劑載體可使活性組分分散在載體表面上，獲得較高的比表面積，提高單位質(zhì)量活性組分的催化效率。催化劑載體還可阻止活性組分在使用過程中燒結(jié)，提高催化劑的耐熱性。
[0003]催化劑的外形是催化劑的重要性能之一，它對催化劑本身的強(qiáng)度、活性起至關(guān)重要的作用。同時(shí)催化劑的形狀對反應(yīng)過程中的物流分配、傳質(zhì)傳熱及床層壓降等的影響也十分顯著。
[0004]同樣直徑的催化劑載體，制備成不同形狀可以改變催化劑的外表面的大小與強(qiáng)度以及反應(yīng)物向顆粒擴(kuò)散的最大距離。許多催化劑載體的特殊形態(tài)都是為了提高催化劑的利用率和對各種具體反應(yīng)條件的適應(yīng)性。
[0005]常見的催化劑載體設(shè)計(jì)，往往為簡單的軸對稱形狀，外形較為簡單，比表面積不足，堆積起來不容易充分發(fā)揮作用，也不十分適應(yīng)流體力學(xué)的要求。因此，需要設(shè)計(jì)一種適用于對催化反應(yīng)條件、特別是流體力學(xué)要求的催化劑載體外形，以適應(yīng)各種具體反應(yīng)條件，同時(shí)提高催化劑的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是針對目前現(xiàn)有催化劑載體設(shè)計(jì)方案在結(jié)構(gòu)上的不足，提供一種雙孔心形柱狀催化劑載體，其設(shè)計(jì)的比表面積大、輪廓圓滑，可以提高催化劑的傳質(zhì)性能、減小催化劑床層壓、降低催化劑和反應(yīng)物間摩擦，延長催化劑的壽命。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的雙孔心形柱狀催化劑載體，包括擠出呈柱條狀的載體顆粒，所述載體顆粒的柱條狀內(nèi)部沿縱向設(shè)置有兩個(gè)貫穿通孔;所述載體顆粒的橫截面呈雙孔心形，所述雙孔心形橫截面的外輪廓由兩個(gè)半徑均為R的大圓弧和兩條長度均為B的直邊圍合而成，所述兩個(gè)大圓弧相對的內(nèi)側(cè)端相連，所述兩個(gè)大圓弧相背的外側(cè)端分別與兩條直邊的一端相接，所述兩條直邊的另一端相交;所述雙孔心形橫截面的內(nèi)輪廓由兩個(gè)對稱布置且半徑為r的貫穿通孔的橫截面環(huán)邊構(gòu)成。
[0008]具體的，所述兩個(gè)大圓弧分別與兩個(gè)貫穿通孔同軸心布置。
[0009]具體的，所述兩個(gè)大圓弧相對的內(nèi)側(cè)端相連點(diǎn)為兩個(gè)大圓弧的相切點(diǎn)，所述兩個(gè)大圓弧相背的外側(cè)端分別與兩條直邊一端的相接點(diǎn)為同側(cè)大圓弧與直邊的相切點(diǎn)。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述大圓弧的半徑R與直邊的長度B之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為:B=1.5?2.5R0
[0011]上述技術(shù)方案中，所述大圓弧的半徑R與貫穿通孔的半徑r之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為:r=0.I?0.5R0
[0012]上述技術(shù)方案中，所述大圓弧的半徑與載體顆粒的縱向長度L滿足如下數(shù)學(xué)關(guān)系:5R<L<20mm。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述大圓弧的半徑R = 0.05?1.00mm。
[0014]按照本實(shí)用新型的催化劑載體橫截面形狀設(shè)計(jì)相應(yīng)的模具孔板，并配用適當(dāng)?shù)奈锪?，即可在擠出機(jī)上生產(chǎn)出符合要求的催化劑載體。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:通過兩個(gè)大圓弧和兩條直邊布置的外圍設(shè)計(jì)，催化劑載體表面光滑，一方面保證較容易堆積，且堆積起來易充分發(fā)揮作用，特別是可以根據(jù)不同的需要，調(diào)節(jié)大圓弧的半徑R與直邊的長度B以及半徑為r的貫穿通孔的數(shù)學(xué)關(guān)系，另一方面也大大降低了其與反應(yīng)物的摩擦，減少局部應(yīng)力。同時(shí)，通過在大圓弧同心設(shè)置的貫穿通孔，增加了該催化劑載體的比表面面積，也進(jìn)一步增加了反應(yīng)物的流動性，減小催化劑床層的壓力，從而減小催化劑結(jié)焦的可能性，保證了催化劑的使用效果和使用壽命。本實(shí)用新型特別適合作為瀝青、渣油、減壓瓦斯油、柴油、煤油、汽油等油品催化反應(yīng)以及費(fèi)托合成反應(yīng)的催化劑。
【附圖說明】
[0016]圖1為一種雙孔心形柱狀催化劑載體的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1所示催化劑載體的橫截面放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為圖1所示催化劑載體的橫截面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖。
[0019]圖中:載體顆粒1、大圓弧2、貫穿通孔3、直邊4。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0021]如圖1?3所示，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的雙孔心形柱狀催化劑載體，包括擠出呈柱條狀的載體顆粒I。所述載體顆粒I的柱條狀內(nèi)部沿縱向設(shè)置有兩個(gè)貫穿通孔3。所述載體顆粒I的橫截面呈雙孔心形，所述雙孔心形橫截面的外輪廓由兩個(gè)半徑均為R的大圓弧2和兩條長度均為B的直邊4圍合而成，所述兩個(gè)大圓弧2相對的內(nèi)側(cè)端相連，所述兩個(gè)大圓弧2相背的外側(cè)端分別與兩條直邊4的一端相接，所述兩條直邊4的另一端相交。所述雙孔心形橫截面的內(nèi)輪廓由兩個(gè)對稱布置且半徑為r的貫穿通孔3的橫截面環(huán)邊構(gòu)成。
[0022]具體的，所述兩個(gè)大圓弧2分別與兩個(gè)貫穿通孔3同軸心布置。所述兩個(gè)大圓弧2相對的內(nèi)側(cè)端相連點(diǎn)為兩個(gè)大圓弧2的相切點(diǎn)，所述兩個(gè)大圓弧2相背的外側(cè)端分別與兩條直邊4 一端的相接點(diǎn)為同側(cè)大圓弧2與直邊4的相切點(diǎn)。
[0023]具體的，所述大圓弧2的半徑R與直邊4的長度B之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為:B= 1.5?2.5R。
[0024]具體的，所述大圓弧2的半徑R與貫穿通孔3的半徑r之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為:r= 0.1?
0.5R0
[0025]具體的，所述大圓弧2的半徑與載體顆粒I的縱向長度L滿足如下數(shù)學(xué)關(guān)系:5R<L<20mmο
[0026]具體的，所述大圓弧2的半徑R = 0.05?1.00mm。
[0027]再如圖3所示，上述雙孔心形橫截面的外輪廓采用如下構(gòu)思設(shè)計(jì)繪圖:
[0028]取直線4的長度B = 2R，貫穿通孔3的半徑r = 0.2R。
[0029]首先，以相距2R的兩點(diǎn)01、02為圓心，分別作半徑為R的兩個(gè)圓和半徑r的兩個(gè)圓。其次，取線段0102的中點(diǎn)為M，并在線段0102的中垂線上取點(diǎn)N，N點(diǎn)距離線段0102為2R。然后，N點(diǎn)分別向半徑為R的兩個(gè)圓做切線，切點(diǎn)分別為NI點(diǎn)和N2點(diǎn)，則線段NNl和線段NN2的長度均為2R。半徑為R的兩個(gè)圓上的優(yōu)弧NNl和優(yōu)弧NN2即為兩個(gè)大圓弧2。線段NNl和線段NN2分別構(gòu)成兩條直邊4。半徑r的兩個(gè)圓即為兩個(gè)貫穿通孔3。
[0030]與現(xiàn)有的加氫催化劑載體相比，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的雙孔心形柱狀催化劑載體包括二個(gè)大圓弧2和二個(gè)直邊4合圍而成的設(shè)計(jì)，整體的外圍輪廓光滑，加大了反應(yīng)物的流動性，減小催化劑床層的壓降，減小結(jié)焦的可能性。特別是外圍輪廓能夠保證其使用時(shí)堆積的整體結(jié)構(gòu)更加結(jié)實(shí)穩(wěn)定，特別適宜催化加氫的反應(yīng)環(huán)境。同時(shí)，本實(shí)用新型還設(shè)計(jì)有和大圓弧2同心的貫穿通孔3，可以進(jìn)一步增加比表面面積，保證反應(yīng)更加充分。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙孔心形柱狀催化劑載體，包括擠出呈柱條狀的載體顆粒(I)，其特征在于:所述載體顆粒(I)的柱條狀內(nèi)部沿縱向設(shè)置有兩個(gè)貫穿通孔(3);所述載體顆粒(I)的橫截面呈雙孔心形，所述雙孔心形橫截面的外輪廓由兩個(gè)半徑均為R的大圓弧(2)和兩條長度均為B的直邊(4)圍合而成，所述兩個(gè)大圓弧(2)相對的內(nèi)側(cè)端相連，所述兩個(gè)大圓弧(2)相背的外側(cè)端分別與兩條直邊(4)的一端相接，所述兩條直邊(4)的另一端相交;所述雙孔心形橫截面的內(nèi)輪廓由兩個(gè)對稱布置且半徑為r的貫穿通孔(3)的橫截面環(huán)邊構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙孔心形柱狀催化劑載體，其特征在于:所述兩個(gè)大圓弧(2)分別與兩個(gè)貫穿通孔(3)同軸心布置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙孔心形柱狀催化劑載體，其特征在于:所述兩個(gè)大圓弧(2)相對的內(nèi)側(cè)端相連點(diǎn)為兩個(gè)大圓弧(2)的相切點(diǎn)，所述兩個(gè)大圓弧(2)相背的外側(cè)端分別與兩條直邊(4) 一端的相接點(diǎn)為同側(cè)大圓弧(2)與直邊(4)的相切點(diǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的雙孔心形柱狀催化劑載體，其特征在于:所述大圓弧(2)的半徑R與直邊(4)的長度B之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為:B = 1.5?2.5R。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的雙孔心形柱狀催化劑載體，其特征在于:所述大圓弧(2)的半徑R與貫穿通孔(3)的半徑r之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為:r = 0.1?0.5R。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的雙孔心形柱狀催化劑載體，其特征在于:所述大圓弧(2)的半徑與載體顆粒(I)的縱向長度L滿足如下數(shù)學(xué)關(guān)系:5R<L<20mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的雙孔心形柱狀催化劑載體，其特征在于:所述大圓弧(2)的半徑R = 0.05?1.0Omm0
【文檔編號】B01J35/10GK205587001SQ201620153120
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年2月29日
【發(fā)明人】王杰華, 許莉, 張然, 馮春峰
【申請人】武漢凱迪工程技術(shù)研究總院有限公司