CN106902893A - 一种多孔球型流化床用催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔球型流化床用催化剂，所述催化剂包括椭球体，所述椭球体的长轴长度与短轴长度比值为2，所述椭球体的外表面沿长轴方向设有围绕椭球体连续螺旋排布的凹槽。通过采用长轴长度与短轴长度比值为2的椭球体结构催化剂，具有较强的耐磨强度，在流化床中运动阻力较小，有利于提高催化剂的反应活性和有效利用率。通过在椭球体催化剂的外表面上开设螺旋排布的凹槽，有利于增大催化剂的比表面积；同时，椭球体表面上的连续螺旋凹槽可形成气体流通的螺旋通道，因此气体在催化剂表面形成会形成螺旋涡流或部分螺旋涡流，造成催化剂表面附近气体的扰动，促进催化剂表面的传质和换热效率，有利于提高催化剂的活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种催化剂，具体涉及一种多孔球型流化床用催化剂。
背景技术
流化床催化过程是反应气体在流化床反应器中进行的催化反应过程。反应气体通过一定直径范围的小颗粒固体催化剂床层，流速达一个临界值时，反应器床层中的催化剂颗粒形成流态化在气体中周复运动。流化床反应器工艺是有效利用费托合成反应制取液体燃料的一种典型工艺，在反应器中气体从反应器底部通过分布器进入并通过流化床中的催化剂床层，床层内催化剂颗粒处于湍流状态但整体保持静止不动。湍流状态下，催化剂颗粒之间存在剧烈的磨擦，因此要求催化剂具备高比表面积和高的机械强度，尤其是耐磨强度，但是催化剂的比表面积往往较小，催化反应活性和反应速率较底。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中较难实现同时具备高比表面积和高耐磨强度的催化剂，目的在于提供一种多孔球型流化床用催化剂，在提高催化剂颗粒比表面积的同时，催化剂颗粒人具有较高的耐磨强度。
本发明通过下述技术方案实现：
一种多孔球型流化床用催化剂，所述催化剂包括椭球体，所述椭球体的长轴长度与短轴长度比值为2，所述椭球体的外表面沿长轴方向设有围绕椭球体连续螺旋排布的凹槽。
本发明通过采用长轴长度与短轴长度比值为2的椭球体结构催化剂，具有较强的耐磨强度，在流化床中运动阻力较小，且这种椭球体结构的催化剂与同体积的球体催化剂相比，反应气相扩散进入催化剂内部的距离更短，从而有利于提高催化剂的反应活性和有效利用率。通过在椭球体催化剂的外表面上开设螺旋排布的凹槽，有利于增大催化剂的比表面积，进而提高反应气相与催化剂的接触面积，有利于促进活性的提高；同时，椭球体表面上的连续螺旋凹槽可形成气体流通的螺旋通道，因此气体在催化剂表面形成会形成螺旋涡流或部分螺旋涡流，造成催化剂表面附近气体的扰动，促进催化剂表面的传质和换热效率，有利于提高催化剂的活性。
优选地，所述连续螺旋排布的凹槽的螺旋间距与所述椭球体的长轴长度比值为12～15，所述凹槽的开口宽度为所述螺旋间距的一半。
若所述连续螺旋排布的凹槽在椭球体表面上排布的螺旋间距过小，则会造成催化剂的耐磨强度大大降低，催化剂在实际使用过程中极易在表面发生粉化；若所述连续螺旋排布的凹槽在椭球体表面上排布的螺旋间距过大，则凹槽的数量也会随之减少，以提高催化剂比表面积和促进传质传热的效果也会大大减弱。本发明设置的连续螺旋排布的凹槽的螺旋间距与所述椭球体的长轴长度比值为12～15，在此范围内，催化剂具有较高的耐磨强度，且能够获得较大的比表面积。
优选地，所述凹槽的开口与椭球体的外表面交界处设置为倒圆结构。
由于凹槽开处气流的扰动较强，通过将凹槽的开口与椭球体的外表面交界处设置为倒圆结构，主要用于减小凹槽开口处的应力，防止凹槽开口处发生坍塌粉化。
优选地，所述椭球体的长轴方向中心处开设有通孔，所述椭球体的短轴长度与所述通孔的直径的比值为5。
通过在椭球体的中心处开设通孔，有利于进一步增大催化剂的表面积，气体可从椭球体上的中心通孔流通，有利于增加催化剂的表观传质和换热效率。若通孔直径过大，则不利于催化剂颗粒的流化。
优选地，所述通孔的开口与椭球体的外表面交界处设置为倒圆结构。
通过在通孔的开口与椭球体的外表面交界处设置为倒圆结构，主要用于减小通孔开口处的应力，增加通孔开口处的耐磨强度。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种多孔球型流化床用催化剂，本发明通过采用长轴长度与短轴长度比值为2的椭球体结构催化剂，具有较强的耐磨强度，在流化床中运动阻力较小，且这种椭球体结构的催化剂与同体积的球体催化剂相比，反应气相扩散进入催化剂内部的距离更短，从而有利于提高催化剂的反应活性和有效利用率。通过在椭球体催化剂的外表面上开设螺旋排布的凹槽，有利于增大催化剂的比表面积，进而提高反应气相与催化剂的接触面积，有利于促进活性的提高；同时，椭球体表面上的连续螺旋凹槽可形成气体流通的螺旋通道，因此气体在催化剂表面形成会形成螺旋涡流或部分螺旋涡流，造成催化剂表面附近气体的扰动，促进催化剂表面的传质和换热效率，有利于提高催化剂的活性；
2、本发明一种多孔球型流化床用催化剂，若所述连续螺旋排布的凹槽在椭球体表面上排布的螺旋间距过小，则会造成催化剂的耐磨强度大大降低，催化剂在实际使用过程中极易在表面发生粉化；若所述连续螺旋排布的凹槽在椭球体表面上排布的螺旋间距过大，则凹槽的数量也会随之减少，以提高催化剂比表面积和促进传质传热的效果也会大大减弱。本发明设置的连续螺旋排布的凹槽的螺旋间距与所述椭球体的长轴长度比值为12～15，在此范围内，催化剂具有较高的耐磨强度，且能够获得较大的比表面积；
3、本发明一种多孔球型流化床用催化剂，通过在椭球体的中心处开设通孔，有利于进一步增大催化剂的表面积，气体可从椭球体上的中心通孔流通，有利于增加催化剂的表观传质和换热效率。若通孔直径过大，则不利于催化剂颗粒的流化。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明截面结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：1-椭圆体，2-凹槽，3-倒圆。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明一种多孔球型流化床用催化剂，催化剂包括椭球体，椭球体1的长轴长度与短轴长度比值为2，椭球体1的外表面沿长轴方向设有围绕椭球体1连续螺旋排布的凹槽2。连续螺旋排布的凹槽2的螺旋间距与所述椭球体1的长轴长度比值为15，凹槽2的开口宽度为所述螺旋间距的一半。凹槽2的开口与椭球体1的外表面交界处设置为倒圆结构。
实施例2
如图2所示，在实施例1的基础上进一步改进，一种多孔球型流化床用催化剂，椭球体1的长轴方向中心处开设有通孔3，椭球体1的短轴长度与所述通孔3的直径的比值为5。通孔3的开口与椭球体1的外表面交界处设置为倒圆结构。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种多孔球型流化床用催化剂，其特征在于，所述催化剂包括椭球体(1)，所述椭球体(1)的长轴长度与短轴长度比值为2，所述椭球体(1)的外表面沿长轴方向设有围绕椭球体(1)连续螺旋排布的凹槽(2)。
2.根据权利要求1所述的一种多孔球型流化床用催化剂，其特征在于，所述连续螺旋排布的凹槽(2)的螺旋间距与所述椭球体(1)的长轴长度比值为12～15，所述凹槽(2)的开口宽度为所述螺旋间距的一半。
3.根据权利要求1所述的一种多孔球型流化床用催化剂，其特征在于，所述凹槽(2)的开口与椭球体(1)的外表面交界处设置为倒圆结构。
4.根据权利要求1所述的一种多孔球型流化床用催化剂，其特征在于，所述椭球体(1)的长轴方向中心处开设有通孔(3)，所述椭球体(1)的短轴长度与所述通孔(3)的直径的比值为5。
5.根据权利要求4所述的一种多孔球型流化床用催化剂，其特征在于，所述通孔(3)的开口与椭球体(1)的外表面交界处设置为倒圆结构。
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