CN107126975A - 一种高表面积的液固反应用催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高表面积的液固反应用催化剂，所述催化剂为球型结构，所述球型结构催化剂上设有三组圆孔，每组圆孔包括两个圆孔，所述两个圆孔的轴心线重合且穿过球心，且所述三组圆孔的轴心线间相互垂直；所述圆孔内壁上设有连续螺旋凹槽。提供的多相催化剂同时具有较高的比表面积和较强的机械强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种催化剂，具体涉及一种高表面积的液固反应用催化剂。
背景技术
催化剂成型是将各类粉体、颗粒、溶液或者熔融体原料在一定压力下、相互聚集、制成具有一定形状、大小和强度的固体催化剂颗粒的单元操作过程，是催化剂生产中不可缺少的工序，对催化剂机械强度和性能都有一定影响。催化剂通过成型加工，就能根据催化反应及装置要求，提供适宜形状、大小及机械强度的颗粒催化剂，并使催化剂充分发挥所具有的活性及选择性，也有利于延长催化剂使用寿命。减小流体流动所产生的压力降，防止发生沟流，获得均匀的流体流动。由于液固多相催化反应过程是液体反应物在固体催化剂表面进行的，反应物和产物在催化剂孔中的扩散和在表面上的吸附作用是反应的必经步骤，液体通过静止不动的固体催化剂进行反应，要求催化剂具有很高的比表面积，才能获得较高的反应活性和良好的导热性能，现有技术中往往通过将催化剂设计为多孔或多种形状以提高催化剂的比表面积，但催化剂的机械强度较差，反应过程中易发生坍塌而失活；若机械强度较高，则催化剂的孔隙率较小，比表面积较小，反应活性较差，且易高温失活。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中往往通过将催化剂设计为多孔或多种形状以提高催化剂的比表面积，但催化剂的机械强度较差，反应过程中易发生坍塌而失活，目的在于提供一种高表面积的液固反应用催化剂，同时具有较高的比表面积和较强的机械强度。
本发明通过下述技术方案实现：
一种高表面积的液固反应用催化剂，所述催化剂为球型结构，所述球型结构催化剂上设有三组圆孔，每组圆孔包括两个圆孔，所述两个圆孔的轴心线重合且穿过球心，且所述三组圆孔的轴心线间相互垂直；所述圆孔内壁上设有连续螺旋凹槽。
本发明提供的催化剂以球型作为整体轮廓结构，在球型催化剂上开设多个圆形深孔，有利于增大催化剂的比表面积；通过将圆孔在球型催化剂上对称排布，主要有利于分散所受外力作用，增加催化剂的机械强度，且促进催化剂上热量分布均匀，；通过在圆孔的内壁上开设连续螺旋向内延伸的凹槽，使得相同体积大小的球型催化剂上有更大的比表面积。较大的比表面积不仅能够促进提升催化剂的催化活性，同时还有利于促进催化剂换热效率，防止催化剂过早的发生烧结而降低使用寿命。
优选地，所述三组圆孔的直径相等，所述圆孔的直径和球型催化剂的直径比为1:4，且所述圆孔之间相互不连通。
若球型催化剂上圆孔直径过小，则无法充分发挥增大催化剂比表面积的作用；若圆孔直径过大，则球型催化剂的机械强度会大大降低，催化剂在实际反映过程中易坍塌导致失活。本发明提供的催化剂圆孔与球型催化剂的直径比为1:4，且圆孔在延伸入球型催化剂的内部端口为未连通状态，使催化剂球心处为实体结构，能够保障催化剂同时具有较高的比表面积和较强的机械强度。
优选地，所述圆孔之间通过通孔连通，所述圆孔的直径与通孔的直径的比值为4～12。
采用通孔将圆孔之间进行连通，有利于促进进入圆孔内的反应相进行流通，加速催化反应的表观传质和传热效率，从而有利于提升催化活性；且通孔的直径远小于圆孔的直径，用于进一步保障催化剂仍具有较高的机械强度。
优选地，所述圆孔的直径与通孔的直径的比值为8。
若圆孔的直径与通孔的直径比值过小，则不利于反应相进入通孔内，且会增加生产成本；若圆孔的直径与通孔的直径比值过大，则圆形催化剂内部更加趋向于中空结构，不利于维持催化剂的机械强度。
优选地，所述圆孔的开口处设有倒圆，所述倒圆的直径与球型催化剂的直径比为1～3。
通过在催化剂上圆孔的开口处设置倒圆，主要用于减小圆孔开口处的应力，防止圆孔开口处受磨损坍塌，降低催化剂的耐磨性和机械强度。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种高表面积的液固反应用催化剂，提供的催化剂以球型作为整体轮廓结构，在球型催化剂上开设多个圆形深孔，有利于增大催化剂的比表面积；通过将圆孔在球型催化剂上对称排布，主要有利于分散所受外力作用，增加催化剂的机械强度，且促进催化剂上热量分布均匀，；通过在圆孔的内壁上开设连续螺旋向内延伸的凹槽，使得相同体积大小的球型催化剂上有更大的比表面积。较大的比表面积不仅能够促进提升催化剂的催化活性，同时还有利于促进催化剂换热效率，防止催化剂过早的发生烧结而降低使用寿命；
2、本发明一种高表面积的液固反应用催化剂，若球型催化剂上圆孔直径过小，则无法充分发挥增大催化剂比表面积的作用；若圆孔直径过大，则球型催化剂的机械强度会大大降低，催化剂在实际反映过程中易坍塌导致失活。本发明提供的催化剂圆孔与球型催化剂的直径比为1:4，且圆孔在延伸入球型催化剂的内部端口为未连通状态，使催化剂球心处为实体结构，能够保障催化剂同时具有较高的比表面积和较强的机械强度；
3、本发明一种高表面积的液固反应用催化剂，采用通孔将圆孔之间进行连通，有利于促进进入圆孔内的反应相进行流通，加速催化反应的表观传质和传热效率，从而有利于提升催化活性；且通孔的直径远小于圆孔的直径，用于进一步保障催化剂仍具有较高的机械强度。
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为本发明正视截面结构示意图；
图3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-圆孔，2-凹槽，3-通孔，4-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和图2所示，本发明一种高表面积的液固反应用催化剂，催化剂为球型结构，球型结构催化剂上设有三组圆孔1，每组圆孔1包括两个圆孔1，两个圆孔1的轴心线重合且穿过球心，且所述三组圆孔1的轴心线间相互垂直；圆孔1内壁上设有连续螺旋凹槽2。三组圆孔1的直径相等，圆孔1的直径和球型催化剂的直径比为3，且圆孔1之间相互不连通。
实施例2
在实施例1的基础上进一步改进，如图3所示，本发明一种高表面积的液固反应用催化剂，每组圆孔1之间通过五个通孔3连通，圆孔1的直径与通孔3的直径的比值为8。
实施例3
在实施例1的基础上进一步改进，如图3所示，本发明一种高表面积的液固反应用催化剂，圆孔1的开口处设有倒圆4，倒圆4的直径与球型催化剂的直径比为2。
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)
1.一种高表面积的液固反应用催化剂，所述催化剂为球型结构，其特征在于，所述球型结构催化剂上设有三组圆孔(1)，每组圆孔(1)包括两个圆孔(1)，所述两个圆孔(1)的轴心线重合且穿过球心，且所述三组圆孔(1)的轴心线间相互垂直；所述圆孔(1)内壁上设有连续螺旋凹槽(2)。
2.根据权利要求1所述的一种高表面积的液固反应用催化剂，其特征在于，所述三组圆孔(1)的直径相等，所述圆孔(1)的直径和球型催化剂的直径比为1～4，且所述圆孔(1)之间相互不连通。
3.根据权利要求1所述的一种高表面积的液固反应用催化剂，其特征在于，所述圆孔(1)之间通过通孔(3)连通，所述圆孔(1)的直径与通孔(3)的直径的比值为4～12。
4.根据权利要求3所述的一种高表面积的液固反应用催化剂，其特征在于，所述圆孔(1)的直径与通孔(3)的直径的比值为8。
5.根据权利要求1所述的一种高表面积的液固反应用催化剂，其特征在于，所述圆孔(1)的开口处设有倒圆(4)，所述倒圆(4)的直径与球型催化剂的直径比为1～3。
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