一種固體催化劑顆粒制造技術

一種用于多相催化反應的固體催化劑顆粒，主體部分為沿中軸開有直孔的旋轉體，即由圓柱體及圓柱體兩端的曲面體構成，其特征在于構成圓柱體兩端曲面體的沿催化劑軸向的截面為半橢圓。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種非均相反應中使用的固體催化劑，尤其是高溫反應工藝中使用的催化劑。
技術介紹
工業上使用的固體催化劑就構成的材料來說，絕大多數屬于非塑性的材料，而由非塑性材料組成的構件會在幾何形狀發生突變時引發局部范圍內應力顯著增大的現象，也就是所謂的局部應力集中。對于在高溫反應工藝中使用的固體催化劑來說，這種局部應力集中的情況更為突出，當局部應力超過了催化劑顆粒所能承受的強度，就會導致顆粒破裂。破碎后的細小顆粒不僅會造成催化劑床層阻力增大，而且會引發整個催化劑床層催化性能的降低甚至失活，給整個工藝生產帶來巨大的損失。授權公告號為CN 201404809Y的技術“一種顆粒狀新型催化劑”中公開了一 種圓柱體的一端或者兩端為鼓面的催化劑顆粒。這種結構的催化劑顆粒，圓柱面上和兩端面上各自的局部應力集中現象基本可以認為被消除，但在圓柱面與兩端面相接部分的局部應力的集中依然明顯。如圖I顯示的該技術催化劑顆粒軸向的剖面示意圖，圖中的F點，也就是圓柱體部分剖面矩形的邊與端曲面體剖面的圓缺的劣弧的交點，由于構成交點的矩形的直邊與圓缺的劣弧不是以相切的方式相交，而形成了非光滑的連接，這就使得該點處局部應力過大，而當外界環境因素劇烈變化時，如溫度，內部局部應力的集中就會更加顯著，當局部應力超過了催化劑顆粒所能承受的強度，就會導致顆粒破裂。
技術實現思路
本專利技術中主要解決的技術問題是降低采用現有技術制備的催化劑顆粒圓柱面與兩端曲面相接部分的局部的應力集中。減少應力集中的辦法是盡量使構件的外形圓滑過渡，為此，本專利技術中催化劑顆粒圓柱體兩端曲面體的沿軸向的截面為半橢圓形，如圖2顯示的本專利技術催化劑顆粒軸向的剖面示意圖，圖中的G點，也就是圓柱體部分剖面矩形的邊與端曲面體剖面的半橢圓弧的交點，由于構成交點的矩形的直邊與半橢圓弧是以相切的方式相交，形成了光滑的連接，從而整個催化劑顆粒外表面實現圓滑過渡，降低了交線處的局部應力，提高了催化劑的強度。本專利技術的具體的技術方案包括 一種用于多相催化反應的固體催化劑顆粒，主體部分為沿中軸開有直孔的旋轉體，即由圓柱體及圓柱體兩端的曲面體構成，其特征在于構成圓柱體兩端曲面體的沿催化劑軸向的截面為半橢圓。催化劑顆粒中圓柱體部分的徑向截面的圓形的直徑(D)為4 mm至12 mm。催化劑顆粒中圓柱體部分的高度(H)為O. 至I. 0D。催化劑顆粒中圓柱體兩端曲面體軸向截面的半橢圓形的長軸長度(a)為O. 5D，而短軸長度(b)為O. 4a至O. 7a。本專利技術與現有技術相比，結構圓滑，局部應力小，催化劑顆粒強度高，適用于高溫工藝過程，如大規模制取代用天然氣，天然氣重整等。附圖說明 圖I為現有技術中的催化劑顆粒軸向剖面結構示意圖。圖2為本專利技術催化劑顆粒軸向剖面結構示意圖。具體實施例方式 下面結合附圖和實施例對本專利技術進行進一步的說明，實施例僅用于詳細解釋說明本專利技術，并不以任何方式限制本專利技術的范圍。與現有技術相比，本專利技術采用半橢圓端面與圓柱兩端相接的技術方案降低了連接部的局部應力，在改善顆粒外觀圓滑程度的同時，顯著提高了催化劑顆粒的強度。 催化劑顆粒強度可以通過顆粒的壓碎強度(又細分為軸向壓碎強度和徑向壓碎強度)和磨損率ω這兩個指標來考察具體實施方式中所涉及的本專利技術催化劑顆粒和比較例的催化劑顆粒都是根據這些顆粒各自的結構特征，采用同樣的材料和設備制備得到的。采用姜堰市銀河儀器廠出產的YHKC-3A型自動顆粒強度測定儀測試顆粒的壓碎強度，即以顆粒剛被壓碎時刻的壓碎力作為顆粒所能承受的最大外壓力，并且壓碎強度根據催化劑放置方法再分為軸向壓碎強度和徑向壓碎強度。測試每種樣品的徑向或者軸向壓碎強度時，隨機抽取100枚同樣的催化劑顆粒，在同樣的放置方式(徑向/軸向)下讀取并記錄每個顆粒的壓碎強度數值取算數平均值作為該樣品(軸向/徑向)的壓碎強度值。采用上海黃海藥檢儀器有限公司出產的ΒΥ-300Α型小型包衣機(不銹鋼制糖衣鍋直徑200mm，糖衣鍋傾斜角為35度)測試樣品顆粒的磨損率。測試時，每種樣品隨機抽取200顆，放入糖衣鍋中，糖衣鍋轉速控制為60轉/分鐘，保持轉速I小時后停止，取出顆粒，讀數外形結構完整的顆粒個數W，計顆粒磨損率co = [(200-W)/200] X100%。實施例I 本實施例中催化劑顆粒的結構特征及具體尺寸如圖2和表I所示。催化劑顆粒主體為旋轉體，該旋轉體由圓柱體及圓柱體兩端的軸向截面為半橢圓的曲面體構成。圓柱體的直徑D=4 mm,圓柱體的高H=4 mm,中軸開孔內徑0=1 mm,端曲面軸向截面半橢圓對應橢圓長軸a=2 mm,短軸b=l mm。該催化劑顆粒徑向壓碎強度為29. 3牛/顆,軸向壓碎強度為24. I牛/顆粒，磨損率ω為6. 5%。實施例2 本實施例中催化劑顆粒的結構特征及具體尺寸如圖2和表I所示。催化劑顆粒主體為旋轉體，該旋轉體由圓柱體及圓柱體兩端的軸向截面為半橢圓的曲面體構成。圓柱體的直徑D=5 mm,圓柱體的高Η=2· 5 mm,中軸開孔內徑0=1. 25 mm,端曲面軸向截面半橢圓對應橢圓長軸a=2. 5 mm,短軸b=l. 5 mm。該催化劑顆粒徑向壓碎強度為29. 5牛/顆,軸向壓碎強度為28. 7牛/顆粒，磨損率ω為4. 5%。實施例3 本實施例中催化劑顆粒的結構特征及具體尺寸如圖2和表I所示。催化劑顆粒主體為旋轉體，該旋轉體由圓柱體及圓柱體兩端的軸向截面為半橢圓的曲面體構成。圓柱體的直徑D=9 mm,圓柱體的高Η=5· 4 mm,中軸開孔內徑0=2. 25 mm,端曲面軸向截面半橢圓對應橢圓長軸a=4. 5 mm,短軸b=l. 8 mm。該催化劑顆粒徑向壓碎強度為33. 7牛/顆,軸向壓碎強度為34. 2牛/顆粒，磨損率ω為4. 5%。實施例4 本實施例中催化劑顆粒的結構特征及具體尺寸如圖2和表I所示。催化劑顆粒主體為旋轉體，該旋轉體由圓柱體及圓柱體兩端的 軸向截面為半橢圓的曲面體構成。圓柱體的直徑D=12 mm,圓柱體的高Η=9· 6 mm,中軸開孔內徑0=3 mm,端曲面軸向截面半橢圓對應橢圓長軸a=6 mm,短軸b=4. 2 mm。該催化劑顆粒徑向壓碎強度為34. 5牛/顆,軸向壓碎強度為30. 9牛/顆粒，磨損率ω為7. 0%。比較例I 本比較例中催化劑顆粒的結構特征及具體尺寸如圖I和表I所示。催化劑顆粒主體為旋轉體，該旋轉體由圓柱體及圓柱體兩端的軸向截面為圓缺的球冠構成。圓柱體的直徑D=5mm，圓柱體的高H=5 mm,球冠對應球體的半徑R=5 mm。該催化劑顆粒徑向壓碎強度為21. 7牛/顆，軸向壓碎強度為23. 8牛/顆粒，磨損率ω為13. 5%。比較例2 本比較例中催化劑顆粒的結構特征及具體尺寸如圖I和表I所示。催化劑顆粒主體為旋轉體，該旋轉體由圓柱體及圓柱體兩端的軸向截面為圓缺的球冠構成。圓柱體的直徑D=9mm，圓柱體的高H=4. 5 mm,球冠對應球體的半徑R=4. 5 mm。該催化劑顆粒徑向壓碎強度為29. I牛/顆，軸向壓碎強度為22. 5牛/顆粒，磨損率ω為18. 0%。表 I本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于多相催化反應的固體催化劑顆粒，主體部分為中軸開有直孔的旋轉體，由圓柱體及圓柱體兩端的曲面體構成，其特征在于構成圓柱體兩端曲面體的沿催化劑軸向的截面為半橢圓。

【技術特征摘要】
1.一種用于多相催化反應的固體催化劑顆粒，主體部分為中軸開有直孔的旋轉體，由圓柱體及圓柱體兩端的曲面體構成，其特征在于構成圓柱體兩端曲面體的沿催化劑軸向的截面為半橢圓。2.根據權利要求I所述催化劑顆粒，其特征在于圓柱體部分的徑向截面的圓形的直徑⑶為4 mm至12 mm。3.根據權利要求I所述催化劑顆粒，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王翀，丁純梅，唐定興，
申請(專利權)人：安徽工程大學，
類型：發明
國別省市：