雙孔心形柱狀催化劑載體的制作方法
【專利摘要】本實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半徑為R的大圓弧和兩個邊長2R的直邊圍合而成，兩個大圓弧的一端相接，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；所述雙孔心形橫截面的內(nèi)輪廓由兩個半徑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)設計和布局，可以大大降低與反應物間的摩擦，減小局部應力；并且增加了比表面積，加大了反應物的流動性，減小了催化劑床層的壓降，也減小了結(jié)焦的可能性。同時本實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
技術領域
[0001]本實用新型涉及石油和化工工業(yè)所用催化劑載體設計技術，具體地指一種雙孔心形柱狀催化劑載體。
【背景技術】
[0002]目前，工業(yè)使用的催化劑大致分為非負載型和負載型兩種。對于負載型催化劑來說，催化劑的活性組分擔載在催化劑載體上，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、尺寸和機械強度，以符合工業(yè)反應器的操作要求。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度、活性起至關重要的作用。同時催化劑的形狀對反應過程中的物流分配、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度以及反應物向顆粒擴散的最大距離。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條件的適應性。
[0005]常見的催化劑載體設計，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，也不十分適應流體力學的要求。因此，需要設計一種適用于對催化反應條件、特別是流體力學要求的催化劑載體外形，以適應各種具體反應條件，同時提高催化劑的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的是針對目前現(xiàn)有催化劑載體設計方案在結(jié)構(gòu)上的不足，提供一種雙孔心形柱狀催化劑載體，其設計的比表面積大、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、降低催化劑和反應物間摩擦，延長催化劑的壽命。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所設計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)部沿縱向設置有兩個貫穿通孔;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，所述兩個大圓弧相對的內(nèi)側(cè)端相連，所述兩個大圓弧相背的外側(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，所述兩個大圓弧分別與兩個貫穿通孔同軸心布置。
[0009]具體的，所述兩個大圓弧相對的內(nèi)側(cè)端相連點為兩個大圓弧的相切點，所述兩個大圓弧相背的外側(cè)端分別與兩條直邊一端的相接點為同側(cè)大圓弧與直邊的相切點。
[0010]上述技術方案中，所述大圓弧的半徑R與直邊的長度B之間的數(shù)學關系為:B=1.5?2.5R0
[0011]上述技術方案中，所述大圓弧的半徑R與貫穿通孔的半徑r之間的數(shù)學關系為:r=0.I?0.5R0
[0012]上述技術方案中，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)學關系:5R<L<20mm。
[0013]上述技術方案中，所述大圓弧的半徑R = 0.05?1.00mm。
[0014]按照本實用新型的催化劑載體橫截面形狀設計相應的模具孔板，并配用適當?shù)奈锪?，即可在擠出機上生產(chǎn)出符合要求的催化劑載體。
[0015]本實用新型的優(yōu)點在于:通過兩個大圓弧和兩條直邊布置的外圍設計，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)學關系，另一方面也大大降低了其與反應物的摩擦，減少局部應力。同時，通過在大圓弧同心設置的貫穿通孔，增加了該催化劑載體的比表面面積，也進一步增加了反應物的流動性，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以及費托合成反應的催化劑。
【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)設計示意圖。
[0019]圖中:載體顆粒1、大圓弧2、貫穿通孔3、直邊4。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0021]如圖1?3所示，本實用新型所設計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)部沿縱向設置有兩個貫穿通孔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，所述兩個大圓弧2相對的內(nèi)側(cè)端相連，所述兩個大圓弧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，所述兩個大圓弧2分別與兩個貫穿通孔3同軸心布置。所述兩個大圓弧2相對的內(nèi)側(cè)端相連點為兩個大圓弧2的相切點，所述兩個大圓弧2相背的外側(cè)端分別與兩條直邊4 一端的相接點為同側(cè)大圓弧2與直邊4的相切點。
[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)學關系為: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)學關系為: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)學關系: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)思設計繪圖:
[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01、02為圓心，分別作半徑為R的兩個圓和半徑r的兩個圓。其次，取線段0102的中點為M，并在線段0102的中垂線上取點N，N點距離線段0102為2R。然后，N點分別向半徑為R的兩個圓做切線，切點分別為NI點和N2點，則線段NNl和線段NN2的長度均為2R。半徑為R的兩個圓上的優(yōu)弧NNl和優(yōu)弧NN2即為兩個大圓弧2。線段NNl和線段NN2分別構(gòu)成兩條直邊4。半徑r的兩個圓即為兩個貫穿通孔3。
[0030]與現(xiàn)有的加氫催化劑載體相比，本實用新型所設計的雙孔心形柱狀催化劑載體包括二個大圓弧2和二個直邊4合圍而成的設計，整體的外圍輪廓光滑，加大了反應物的流動性，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堆積的整體結(jié)構(gòu)更加結(jié)實穩(wěn)定，特別適宜催化加氫的反應環(huán)境。同時，本實用新型還設計有和大圓弧2同心的貫穿通孔3，可以進一步增加比表面面積，保證反應更加充分。
【主權(quán)項】
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)部沿縱向設置有兩個貫穿通孔(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，所述兩個大圓弧(2)相對的內(nèi)側(cè)端相連，所述兩個大圓弧(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:所述兩個大圓弧(2)分別與兩個貫穿通孔(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:所述兩個大圓弧(2)相對的內(nèi)側(cè)端相連點為兩個大圓弧(2)的相切點，所述兩個大圓弧(2)相背的外側(cè)端分別與兩條直邊(4) 一端的相接點為同側(cè)大圓弧(2)與直邊(4)的相切點。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)學關系為: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)學關系為: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)學關系: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】武漢凱迪工程技術研究總院有限公司