一種二甲醚催化劑顆粒制造技術

一種二甲醚催化劑顆粒，尤其涉及一種在漿態床反應器中一步法直接制取二甲醚工藝中使用的催化劑顆粒。該催化劑顆粒的徑向橫截面外輪廓線呈連續的、光滑的齒輪形狀，且沿中軸開有直通孔。該催化劑顆粒不僅具有高的比表面積，而且耐磨強度高。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

一種二甲醚催化劑顆粒
本技術涉及一種多相催化反應制取二甲醚過程中使用的固體催化劑顆粒，尤其涉及一種在漿態床反應器中一步法直接制取二甲醚工藝中使用的催化劑顆粒。
技術介紹
一步法二甲醚合成工藝中，反應器采用的是漿態床反應器。催化劑在高氣含率的漿液中以顆粒狀存在，合成氣從底部進入到床層并形成細小均一的氣泡向上穿過催化劑床層反應。所以，該工藝屬于氣-液-固三相反應，催化劑的形狀和強度對反應有顯著的影響， 高的比表面積可以提供更多氣液接觸的空間，而高的機械強度尤其是耐磨強度對于保證催化反應的穩定亦非常重要，因為漿態床反應器中催化劑顆粒之間會不斷發生碰撞磨擦，如果強度不夠，顆粒會破裂，過多的破裂必然影響催化反應效果。因此，該工藝中對催化劑的要求，既需要高的比表面積，又需要高的機械強度。
技術實現思路
本技術中主要解決的技術問題是在提高催化劑顆粒比表面積的同時減少局部的應力集中，從而能夠提高催化劑顆粒的耐磨強度。根據力學原理，減少應力集中的方法是盡量使構件的整體外形實現圓滑過渡。為此，本技術中催化劑顆粒主體的徑向橫截面的外輪廓線是由多段相切的劣弧首尾相連形成的連續、光滑的齒輪形狀。由于這樣形狀的曲線的特征函數具有一階連續的導數，所以根據高等數學中對光滑曲線的判斷法則，本技術中催化劑顆粒橫截面的外輪廓線是光滑曲線。這種特征的外輪廓線上具有除了圓形以外的理論上最小的摩擦力和最少的應力集中；而相對于普通圓柱，本技術中催化劑顆粒的這種齒輪狀具有更高的比表面積。綜上所述，本技術在提高催化劑顆粒比表面積的同時，也顯著降低了局部應力，達到了提高催化劑顆粒耐磨強度的效果。本技術的具體的技術方案包括一種六齒齒輪狀的固體催化劑顆粒，主體軸向部分為高度為H，沿中軸開有直通孔，直通孔的孔徑為D，催化劑顆粒的徑向橫截面外輪廓線呈連續的、光滑的六齒齒輪狀，且外輪廓線的外接圓半徑為R，內切圓半徑為r。形成上述催化劑顆粒主體徑向橫截面的連續光滑的齒輪狀外輪廓線的是具有下列特征的曲線段(如圖1所示)一組數量為6，半徑為β的圓，圍繞中心點0，在0°到 360°范圍內呈環形陣列；做如下三個圓，即外輪廓線的內切圓(圖1中的圓心為0，半徑為 r的圓)、及相鄰的2個半徑為β的圓(如圖1中的圓P和圓Q)的外切圓(如圖1中的圓 S)，得到另一組數量同為6的圓；分別來自這兩組的圓，兩兩之間相外切(如圖1中圓P和圓S相外切，圓S和圓Q相外切)，每個圓上形成相應的2個切點(如圖1中圓P上的點A 和點B，圓S上的點B和點C)，取這兩個切點之間的劣弧，所有的這些劣弧首尾相連構成橫截面的這種連續光滑的齒輪狀的外輪廓線。上述形成催化劑 顆粒特征的各種相關參數尺寸為R =Imm 3mm ；r = O. 8R ；H = 2R 2. 2R ;β = O. 2R ；D = O. 3R。本技術外輪廓連續光滑，局部應力小，在提高催化劑顆粒比表面積的同時，更顯著提高了催化劑顆粒的耐磨強度。附圖說明圖1為本技術催化劑顆粒橫截面外輪廓線形成示意圖。圖2為本技術實施例1橫截面示意圖(同時也是實施例2和實施例3的橫截面示意圖)。具體實施方式以下結合附圖和實施例對本技術進行進一步的說明本技術技術方案的顯著進步在于提高了催化劑顆粒的耐磨強度，而耐磨強度可以通過磨損率這個指標來考察。測試樣品顆粒的磨損率時·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200 mm，糖衣鍋傾斜角為35 度)。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ω = [(200-W)/200] Χ100%。具體實施方式中所涉及的本技術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。下面的實施例僅用于詳細解釋說明本技術，并不以任何方式限制本技術的范圍。實施例1本實施例中催化劑顆粒的橫截面示意圖如圖2，具體參數尺寸見表I。催化劑顆粒主體高度H = 4.4 mm;直通孔直徑D = 0.6 mm ;催化劑顆粒徑向橫截面外輪廓線的外接圓半徑R = 2 mm,內切圓半徑r = 1.6 mm,半徑β =0.4 mm。該催化劑顆粒磨損率ω為 8. 5%。實施例2本實施例中催化劑顆粒的橫截面示意圖如圖2，具體參數尺寸見表I。催化劑顆粒主體高度H = 6.3 mm;直通孔直徑D = 0.9 mm ;催化劑顆粒徑向橫截面外輪廓線的外接圓半徑R = 3 mm,內切圓半徑r = 2. 4 mm,半徑β = O. 6 mm。該催化劑顆粒磨損率ω為7%。實施例3本實施例中催化劑顆粒的橫截面示意圖如圖2，具體參數尺寸見表I。催化劑顆粒主體高度H = 2 mm;直通孔直徑D = 0.3 mm ;催化劑顆粒徑向橫截面外輪廓線的外接圓半徑R = I mm,內切圓半徑r = O. 8 mm,半徑β = O. 2 mm。該催化劑顆粒磨損率ω為8%。表I本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種二甲醚催化劑顆粒，其特征在于催化劑顆粒的徑向橫截面外輪廓線呈連續的、光滑的齒輪形狀，且外輪廓線的外接圓半徑R為1?mm至3?mm，內切圓半徑r為0.8R；催化劑顆粒軸向高度H為2R至2.2R，沿中軸開有直徑D為0.3R的直通孔。

【技術特征摘要】
1.一種二甲醚催化劑顆粒，其特征在于催化劑顆粒的徑向橫截面外輪廓線呈連續的、 光滑的齒輪形狀，且外輪廓線的外接圓半徑R為2mm至3 mm,內切圓半徑r為0.8R ;催化劑顆粒軸向高度H為2R至2. 2R，沿中軸開有直徑D為0.3R的直通孔。2.如權利要求1所述的二甲醚催化劑顆粒，其特征在于主體徑向橫截面的這種連續光滑的齒輪狀外輪廓線由具有下列特征的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王翀，張旭，
申請(專利權)人：安徽工程大學，
類型：實用新型
國別省市：