CN102500423B

CN102500423B - 蜂窝陶瓷脉冲保护剂

Info

Publication number: CN102500423B
Application number: CN 201110350623
Authority: CN
Inventors: 周江林; 李永忠; 刘建萍
Original assignee: Pingxiang Anfayehua Environment Protection Packing Co Ltd
Current assignee: Pingxiang Anfayehua Environment Protection Packing Co Ltd
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2031-11-09
Also published as: CN102500423A

Abstract

本发明公开了蜂窝陶瓷脉冲保护剂，它由三氧化铝粉、氧化硅粉、氧化镁和高岭土组成，各组份重量百分比为：三氧化铝粉50-60%、氧化硅粉30-40%、氧化镁3-6%、高岭土3-5%，所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂内部具有空间网状的蜂窝孔（2），所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂上设置有拆弯形或曲线形的通孔（1），由于反应物在保护剂与催化剂之间的界面上产生脉冲现象，由于脉冲作用加快了油质在催化剂内部的延续流动，因而不仅提高了催化反应速度，而且能确保催化剂不会过早地沉碳和结焦，延长了催化剂的使用寿命，降低了反应器的压降，提高了固定床反应器的生产运转周期，提高了生产工效，减少了炼油加工成本，增加了企业的经济效益。

Description

蜂窝陶瓷脉冲保护剂

技术领域

本发明涉及用于石化、环保等行业固定床反应器中的催化支撑保护剂。

背景技术

众所周知，固定床反应器是炼油、石化、化工、环保和冶金等行业中重要的设备装置，它主要用于塔内催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉和炼油中的催化重整、加氢脱硫、加氢裂化与精制，以及乙烯氧化、乙苯脱氢等固定床反应器。此外还可用于非催化的天然气转化、水煤气生产和工业废水处理等。根据固定床反应器中催化反应温度分布、压降大小、气液性质、催化效率和运行工作成本等各方面的综合工艺要求，对于固定床反应器内催化剂的保护剂不仅要求强度高、耐酸碱性好，而且要求其空隙率高、比表面积大，横截面孔隙分布分散均匀。目前，在固定床反应器中用于催化剂的保护剂主要由瓷球、瓷环构成。瓷球虽然具有强度高、耐酸碱性好的特点，但它们存在下述缺点：一是由于瓷球本身结构的限制，空隙率低、比表面积小，导致固定床反应器中压降过大，增加反应物的流动阻力，降低反应物有效接触的频率，从而影响固定床反应器的催化反应效率；二是瓷环虽然空隙率较高，但瓷环颗粒之间孔径过大且分布不均匀，使其拦截杂质能力降低，支撑小规格催化剂有诸多限制，影响了处理效果，缩短了固定床反应器使用周期，增加了运行工作成本。因此在石油炼化催化反应中，由于催化剂本身是一种强度较低，堆积密度小的物质，针对现有固定床层中瓷球、瓷环等催化保护剂不适应石油炼化催化反应要求的问题，在石油炼化催化反应中人们开始大量使用强度较高、耐酸碱性好，空隙率高、比表面积大，横截面孔隙分布分散均匀、拦截杂质能力较好的蜂窝陶瓷作为催化保护剂。但随着原油变重，质量变差，以及原油的深度利用开发，重油原油的杂质含量高，在炼油固定床反应器的催化反应中，现有蜂窝陶瓷保护剂还存在下列不足之处：一是由于一般蜂窝陶瓷呈惰性且抗压强度和耐磨性不高，蜂窝陶瓷活性吸附能力不强；二是由于原油杂质增多，杂质容易积沉在反应器中催化剂和保护剂之间的界面上，反应相在界面上不能形成很好的催化反应，降低了催化剂吸附杂质能力，不仅造成反应器油气通道堵塞，使反应器内的压力降上升，且还可能会使催化剂过快沉碳和结焦，从而缩短催化剂的使用寿命，既影响了固定床反应器的正常运行周期，又增加了催化剂的消耗，减少了炼油产量，增加了炼油加工成本，降低了经济效益。

发明内容

针对上述现有技术中蜂窝陶瓷催化保护剂在固定床反应器中存在的问题，本发明提出了一种不仅抗压强度高、耐磨和活性吸附性好，而且可在反应界上形成脉冲紊流，增强杂质吸附能力，增加催化剂使用寿命和反应效果，降低成本，提高产量和效益的蜂窝陶瓷脉冲保护剂。

本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂由三氧化铝粉、氧化硅粉、氧化镁和高岭土组成，各组份重量百分比为：三氧化铝粉50-60%、氧化硅粉30-40%、氧化镁3-6%、高岭土3-5%，所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂内部具有网状的蜂窝孔，所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂上设置有拆弯形或曲线形的通孔，所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂按下述方法步骤制备而成：

a、按重量百分比将三氧化铝粉、氧化硅粉、氧化镁和高岭土原料经球磨混合筛分制成干粉，

b、再在干粉中依次加入干粉总重量3-7%的有机粘接剂、2-5%的造孔剂、2-7%的润滑剂和适量的水经球磨混合形成泥料，

c、再将泥料捏合成泥料、再进行炼泥、陈腐、挤压成型制成坯体，

d、将坯体干燥定型后，再置入煅烧炉中，加热至1100-1300℃保温锻烧，保温3-8小时，随炉冷却后出炉，即可制得蜂窝陶瓷脉冲保护剂。

本发明外形为扁圆柱体、方体或长方体等，所述蜂窝孔由模具形成，蜂窝孔横截面为三角形、方形、圆形或其它形。所述通孔呈同心圆环形或井字形间隔或交错设置在保护剂两端面上。

所述有机粘接剂为甲基纤维素、桐油等；所述造孔剂为粉煤灰、硅胶等；所述润滑剂为甘油、滑石粉等。

本发明化学成份重量百分比是：三氧化铝：63-67%，二氧化硅：27-32%，氧化镁2-5.5%，其余为杂质。

本发明主要物理技术指标是：

比重：2.3-2.6g/cm3，耐酸度:≥99.48%，耐碱度: ≥ 98.21% ，

空隙率：≥71.2%，吸水率＜10，最大使用温度；1350℃，

抗压强度：横向：≥42KN/颗，纵向：≥0.48KN/颗，耐热急变温度：≥427℃，

堆积密度：632-686kg/m^3，，比表面积:≥846m²/m³，

最大容垢能力:≥375Kg/m³。

为了不影响催化剂与保护剂之间和保护剂与保护剂之间的反应相延续均衡的在通孔中流动，进一步提高本发明的杂质吸附能力，所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂端面上设置有环流槽，所述通孔与环流槽相连，环流槽横断面为圆弧形、方形、梯形或V形等。

本发明所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂，不仅抗压强度高，耐酸碱性好，比表面积高，孔隙率大，而且其内部具有网状结构的蜂窝孔和可使反应物产生压力变化的通孔，因而提高了保护剂内部的空间体积，提高了保护剂的耐磨性和吸附活性，增强了保护剂的杂质吸附容垢能力，特别是保护剂上由于通孔横截面积的变化，当反应物在此通道中流动时，反应物的流通通道的面积就会当反应物气体和液体在这种填充了催化剂的通道中流动时，当流到缩颈处，气体的流速就达到最大。而在扩大段，气体的流速又达到最小，其流速和压力逐渐由小到大再到小、可使反应物在保护剂与催化剂之间的界面上流速呈规律的重复缩小、放大、缩小。因而可产生脉冲现象，如此反复形成脉冲。由于脉冲作用，随着脉冲的产生气体在行进过程中产生强烈的湍流，使得气液之间的传质大大加强，加快了油质在催化剂内部的延续流动。不仅提高了催化反应速度，且能使催化剂不会过早地沉碳和结焦，延长了催化剂的使用寿命，降低了反应器的压降，提高了固定床反应器的生产运转周期，提高了生产工效，减少了炼油加工成本，增加了企业的经济效益。

附图说明

图1是本发明的俯视结构示意图，

图2是图1的A-A剖视结构示意图。

在图中，1、通孔 2、蜂窝孔 3、本体 4、环流槽 5、蜂窝孔孔壁。

具体实施方式

实施例1，在图1和图2中，本发明所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂包括本体3，本体规格为：直径40mm、高度15mm，蜂窝孔目数为300目，所述本体呈扁圆柱体形，本体上下端呈外凸的球形（飞碟形），本体上下端也可呈平面，所述本体由模具一次挤压成型，本体上具有平行排列的网状蜂窝孔2，蜂窝孔横截面为三角形、也可呈方形、圆形或其它形，蜂窝孔孔壁5的厚度为0.2-0.5毫米，在本体上下端面上均设置有两个同心的环流槽4，当然也可在本体上端面或下端面设置有环流槽，环流槽上设置有间隔排列的通孔1，外圈中的通孔为一十六只圆孔（横截面为圆形），内圈中的通孔为八只圆孔，所述通孔呈曲线形，所述通孔呈曲线形是指通孔纵截面呈双曲线形或呈中间小两端大的腰鼓形，即从本体上端面到下端面通孔的直径变化由大到小再到大，当然通孔也可呈拆弯形，所述通孔呈拆弯形是指通孔纵截面由两个锥形孔小端对接形成且中间小两端大。所述本体由54%的三氧化铝粉、38%的氧化硅粉、5%的氧化镁和3%的高岭土组成，并按下述方法步骤制备而成：

a、将上述重量百分比的三氧化铝粉、氧化硅粉、氧化镁和高岭土原料经球磨混合后，过200目筛分制成干粉，

b、再在干粉中依次加入干粉总重量5%的甲基纤维素、3%的粉煤灰、4%的甘油和适量的水经球磨混合形成泥料，水加入量以泥料带有一定韧性为宜，

c、再将泥料用捏合机制成泥料、陈腐24小时、再用炼泥机制成泥段，再将泥锻在模具中挤压成型制成坯体，

d、将坯体放在100-120度的微波炉中干燥定型后，水份应小于2%，再置入煅烧炉中，加热至1100-1300℃保温锻烧，保温3-8小时，随炉冷却后出炉，即可制得蜂窝陶瓷脉冲保护剂。

本实施例1制得的蜂窝陶瓷脉冲保护剂经检测，其化学成份重量百分比是：三氧化铝：63.8%，二氧化硅：31.2%，氧化镁4%，其余为杂质。

本实施例1主要物理技术指标是：

比重：2.53g/cm3，耐酸度: 99.58%，耐碱度: 98.36% ，

空隙率：72.8%，吸水率8.3，最大使用温度；1350℃，

抗压强度：横向：45KN/颗，纵向：0.97KN/颗，

堆积密度：661kg/m^3，，比表面积:1489m²/m³。

实施例2，本发明所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂包括本体3，本体规格为：直径40mm、高度15mm，蜂窝孔目数为400目，所述本体由模具一次挤压成型，本体两上下两端呈外凸球形，在本体上具有网状的蜂窝孔2，所述蜂窝孔横截面方形，蜂窝孔平行排列，也可交错排列，蜂窝孔孔壁5的厚度为0.2-0.5毫米，在本体上下端面均设置有两个同心的环流槽4，环流槽上设置有间隔排列的通孔1，所述本体由60%的三氧化铝粉、32%的氧化硅粉、3%的氧化镁和5%的高岭土组成，所述并按下述方法步骤制备而成：

b、再在干粉中依次加入干粉总重量3%的桐油、5%的硅胶、6%的滑石粉和适量的水经球磨混合形成泥料，水加入量以泥料带有一定韧性为宜，

d、将坯体放在100-120度的微波炉中干燥定型后，再置入煅烧炉中，加热至1100-1300℃保温锻烧，保温3-8小时，随炉冷却后出炉，即可制得蜂窝陶瓷脉冲保护剂。

本实施例2制得的蜂窝陶瓷脉冲保护剂经检测，其化学成份重量百分比是：三氧化铝：65.3%，二氧化硅：29.8%，氧化镁2.1%，其余为杂质。

本实施例2所制得的产品经检测，其主要物理技术指标是：

比重：2.48g/cm3，耐酸度: 99.62%，耐碱度: 98.37% ，

空隙率：71.2%，吸水率7.9，最大使用温度：1350℃，

抗压强度：横向：46KN/颗，纵向：1.0KN/颗，

堆积密度：686kg/m^3，，比表面积:1613m²/m³。

实施例3，本发明所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂可浸泡在含钴、钼、镍的溶液中，使蜂窝孔表面形成一层催化剂，从而提高蜂窝陶瓷脉冲保护剂的活性作用。

Claims

1. 蜂窝陶瓷脉冲保护剂，其特征在于：所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂内部具有网状的蜂窝孔（2），蜂窝陶瓷脉冲保护剂上设置有折弯形或曲线形的通孔（1），所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂端面上设置有环流槽（4），所述通孔与环流槽相连，所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂化学成份重量百分比是：三氧化二铝：63-67%，二氧化硅：27-32%，氧化镁2-5.5%，其余为杂质，所述蜂窝陶瓷脉冲保护剂按下述方法步骤制备而成：

a、按重量百分比将三氧化二铝粉50-60%、氧化硅粉30-40%、氧化镁3-6%、高岭土3-5%原料经球磨混合筛分制成干粉，

b、再在干粉中依次加入干粉总重量3-7%的粘接剂、2-5%的造孔剂、2-7%的润滑剂和适量的水经球磨混合形成泥料，所述粘接剂为甲基纤维素或桐油，所述造孔剂为粉煤灰或硅胶，所述润滑剂为甘油或滑石粉，

d、将坯体干燥定型后，再置入煅烧炉中，加热至1100-1300℃保温锻烧，保温3-8小时，随炉冷却后出炉，即制得蜂窝陶瓷脉冲保护剂。